專利名稱：一種雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法，特別涉及一種如電冰箱電冰柜等帶有保溫層的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法。
此外，在傳統(tǒng)的冰箱制冷系統(tǒng)循環(huán)中還存在的不足之處有制冷劑經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流以后先經(jīng)過(guò)冷凍室蒸發(fā)器再經(jīng)過(guò)冷藏室蒸發(fā)器由于要滿足冷凍室溫度為-18℃，制冷劑的蒸發(fā)溫度則要在-23℃左右，而冷藏室溫度一般為0℃～5℃之間，當(dāng)制冷劑與冷藏室之間進(jìn)行換熱時(shí)；將會(huì)造成很大的傳熱不可逆損失；壓縮機(jī)的啟停一般由冷藏室溫度控制，冷凍室溫度不能精確控制。冰箱冷藏室的溫度一旦升高到設(shè)定開機(jī)溫度，冰箱制冷系統(tǒng)即開始工作，冷凍室也隨之制冷，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)冷藏室溫度尚高時(shí)，冷凍室溫度卻降低到-30℃以下。這樣的系統(tǒng)不能解決各個(gè)間室的按需分配要求，增加了冰箱的能耗。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的解決方案是，本發(fā)明的系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的子循環(huán)系統(tǒng)、控制器和環(huán)境溫度傳感器，每個(gè)子循環(huán)系統(tǒng)都是由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流元件、干燥過(guò)濾器和儲(chǔ)液器等組成，不同子循環(huán)所選用的壓縮機(jī)具有不同的壓力比，子循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)受控電磁閥選通或關(guān)閉可以實(shí)現(xiàn)跨循環(huán)運(yùn)行；除了傳統(tǒng)的控制方式外，增加了環(huán)境溫度為新的控制參數(shù)，當(dāng)外界環(huán)境溫度的變化或者根據(jù)用戶的要求，通過(guò)控制器對(duì)各個(gè)電磁閥選通控制來(lái)保證不同節(jié)流能力的毛細(xì)管分別工作，從而實(shí)現(xiàn)分溫區(qū)多循環(huán)(同時(shí)冷凍冷藏、單獨(dú)冷凍和單獨(dú)冷藏等)多個(gè)制冷流程。
本發(fā)明的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的控制方法是針對(duì)于一套兩個(gè)獨(dú)立的制冷內(nèi)外子循環(huán)系統(tǒng)和控制器以及和控制器連接的環(huán)境溫度傳感器；每個(gè)子循環(huán)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流元件、干燥過(guò)濾器、儲(chǔ)液器和控制器等部件，其控制內(nèi)容包括(1)該制冷系統(tǒng)除了根據(jù)各個(gè)制冷間室的溫度來(lái)控制外，增加了環(huán)境溫度為新的控制參數(shù)，當(dāng)制冷系統(tǒng)處于不同的工作溫度區(qū)時(shí)，其工作狀態(tài)不同；(2)在不同的工作溫度區(qū)里，上述制冷系統(tǒng)的子循環(huán)系統(tǒng)可以獨(dú)立工作，也可以利用電磁閥的選通進(jìn)行跨循環(huán)工作；(3)在不同的工作溫度區(qū)里，兩個(gè)子系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的工作狀態(tài)不同；(4)在不同的工作溫度區(qū)里，采用不同節(jié)流能力的毛細(xì)管，改變制冷系統(tǒng)的供液量。
本發(fā)明的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍鉁刈兓?，?duì)現(xiàn)有的制冷裝置進(jìn)行改進(jìn)，采用兩個(gè)制冷循環(huán)，可以適應(yīng)由于外界環(huán)境溫度變化引起的制冷裝置熱負(fù)荷變化較大的要求。采取這些措施，使得制冷裝置節(jié)能效果非常明顯，各制冷間室自由開關(guān)。
圖2為本發(fā)明的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法的循環(huán)流程圖。
依照本發(fā)明的技術(shù)方案，以雙溫蒸氣壓縮式制冷循環(huán)(如電冰箱)及其控制方法為例，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括兩個(gè)獨(dú)立的制冷內(nèi)外子循環(huán)系統(tǒng)和控制器222以及環(huán)境溫度傳感器223，外循環(huán)系統(tǒng)包括定轉(zhuǎn)速高壓力比的壓縮機(jī)201冷凝器202干燥過(guò)濾器203、受控電磁閥204、受控電磁閥206、受控電磁閥225、毛細(xì)管205、毛細(xì)管207、毛細(xì)管224、低溫蒸發(fā)器208和儲(chǔ)液器209，它制取低蒸發(fā)溫度的冷量給冷凍室；內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括變轉(zhuǎn)速低壓力比的壓縮機(jī)210、冷凝器211、干燥過(guò)濾器212、受控電磁閥213、受控電磁閥215、毛細(xì)管214、毛細(xì)管216、高溫蒸發(fā)器217和儲(chǔ)液器218，制取高蒸發(fā)溫度的冷量給冷藏室；內(nèi)外循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)受控電磁閥219、220、221來(lái)連接。當(dāng)外界環(huán)境溫度的變化引起的制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷變化或者根據(jù)用戶的要求，通過(guò)控制器222對(duì)各個(gè)電磁閥選通控制來(lái)實(shí)現(xiàn)分溫區(qū)多循環(huán)(同時(shí)冷凍冷藏單獨(dú)冷凍和單獨(dú)冷藏等)多個(gè)制冷流程。具體控制方法是控制器222除了根據(jù)各個(gè)間室的溫度控制外，還預(yù)先設(shè)定的高、中、低三個(gè)工作溫區(qū)(具體溫度可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件而定)，它利用溫度傳感器223感受環(huán)境溫度的變化，將溫度信號(hào)傳給控制器222，由控制器判斷外界環(huán)境溫度所處工作溫區(qū)后，給出執(zhí)行信號(hào)決定壓縮機(jī)和電磁閥的工作狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境溫度處于高溫區(qū)時(shí)，閥206213打開，閥204、215、219、220、221、225關(guān)閉，壓縮機(jī)201、210均工作，壓縮機(jī)210低速運(yùn)轉(zhuǎn)，毛細(xì)管207、214工作，內(nèi)外循環(huán)系統(tǒng)獨(dú)立工作，分別為冷凍室和冷藏室提供冷量；當(dāng)環(huán)境溫度處于中溫區(qū)時(shí)，閥204、220、219打開，閥206、213、215、221、225關(guān)閉，壓縮機(jī)210和毛細(xì)管205工作，壓縮機(jī)201停止工作，內(nèi)、外循環(huán)相連為一整體，壓縮機(jī)210高速運(yùn)轉(zhuǎn)保證冷凍室和冷藏室的冷量需求；當(dāng)環(huán)境溫度處于低溫區(qū)時(shí)，閥225、219、221打開，閥204、206、213、215、220關(guān)閉，壓縮機(jī)210低速運(yùn)轉(zhuǎn)工作，毛細(xì)管224工作，其余毛細(xì)管不工作，內(nèi)外循環(huán)依舊相連，只為冷凍室供冷，不再為冷藏室提供冷量。
實(shí)施例全年全天候工作的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法參見圖2，圖2所示的是依本發(fā)明的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法，適用于如電冰箱電冰柜等帶有保溫層的雙溫儲(chǔ)物設(shè)備。在本實(shí)施例中，參照我國(guó)中部地區(qū)的西安為例，其四季溫度變化如表1所示。根據(jù)當(dāng)?shù)販囟鹊淖兓?，?duì)型號(hào)BCD-195冰箱(其中冷凍室為45L，冷藏室為150L，工質(zhì)為R134a)為進(jìn)行分溫區(qū)設(shè)計(jì)和改裝，將溫度分為三個(gè)區(qū)間①18℃以上；②18℃～4℃；③4℃以下。發(fā)明人采用具有不同壓力比不同轉(zhuǎn)速的兩臺(tái)壓縮機(jī)201、210，其中201為定轉(zhuǎn)速高壓力比的壓縮機(jī)，210為變轉(zhuǎn)速低壓力比的壓縮機(jī)；并選取了不同節(jié)流能力的毛細(xì)管205、207、214、216、224；受控的電磁閥204、206、213、215、219、220、221、225，控制器222和感受環(huán)境溫度的傳感器223。
當(dāng)外界環(huán)境溫度處于第①溫區(qū)，閥206、213打開，閥204、215、219、220、221、225關(guān)閉，壓縮機(jī)201、210均工作，毛細(xì)管207、214工作，冷凍室、冷藏室為單獨(dú)的循環(huán)系統(tǒng)，互相不影響，根據(jù)用戶需要可以隨時(shí)關(guān)閉任一回路。
當(dāng)外界環(huán)境溫度處于第②溫區(qū)，閥204、220、219打開，閥206、213、215、221、225關(guān)閉，壓縮機(jī)210和毛細(xì)管205工作，壓縮機(jī)201停止工作蒸發(fā)器208、蒸發(fā)器217為串連的循環(huán)系統(tǒng)。由于環(huán)境溫度相對(duì)較低，冷藏室溫度相對(duì)較高，其熱負(fù)荷相對(duì)較小，由高溫蒸發(fā)器217與冷藏室之間換熱的不可逆損失將會(huì)減少。另外，如果需要單獨(dú)使用冷凍室，將閥220關(guān)閉，閥221打開；需要單獨(dú)使用冷藏室則關(guān)閉閥213、219、220、221，打開閥215，毛細(xì)管216工作，從而做到冷凍室，冷藏室的循環(huán)自由啟停。
當(dāng)外界環(huán)境溫度處于第③溫區(qū)，由于外界環(huán)境溫度小于4℃，冷藏室平均溫度也為4℃左右，將閥225、219、221打開，閥204、206、213、215、220關(guān)閉，只有壓縮機(jī)210和毛細(xì)管224工作，其余毛細(xì)管不工作，從而關(guān)閉冷藏室循環(huán)，冷凍室循環(huán)單獨(dú)運(yùn)行。
需明確說(shuō)明的是，本實(shí)施例并不是唯一的例子，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明要求保護(hù)的范圍和本質(zhì)的情況下，可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種修改，如擴(kuò)展到多溫循環(huán)壓縮機(jī)210采用定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)各子循環(huán)制冷系統(tǒng)采用不同于本發(fā)明根數(shù)的毛細(xì)管等，都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的部分功能，這些修改同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
表1.西安地區(qū)某年各月氣溫的統(tǒng)計(jì)
權(quán)利要求
1.一種雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，它包括傳統(tǒng)的蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流元件、干燥過(guò)濾器、儲(chǔ)液器和控制器等部件，其特征在于還包括兩個(gè)獨(dú)立的制冷內(nèi)、外子循環(huán)系統(tǒng)和控制器[222]以及和控制器[222]連接的環(huán)境溫度傳感器[223]；外子循環(huán)系統(tǒng)制取低蒸發(fā)溫度的冷量給冷凍室，包括壓縮機(jī)[201]、冷凝器[202]、干燥過(guò)濾器[203]、受控電磁閥[204]、受控電磁閥[206]、受控電磁閥[225]、毛細(xì)管[205]、毛細(xì)管[207]、毛細(xì)管[224]、低溫蒸發(fā)器[208]和儲(chǔ)液器[209]；內(nèi)子循環(huán)系統(tǒng)制取高蒸發(fā)溫度的冷量給冷藏室，包括壓縮機(jī)[210]、冷凝器[211]、干燥過(guò)濾器[212]、受控電磁閥[213]、受控電磁閥[215]、毛細(xì)管[214]、毛細(xì)管[216]、高溫蒸發(fā)器[217]和儲(chǔ)液器[218]；內(nèi)、外子循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)受控電磁閥[219]、[220]、[221]連接；通過(guò)控制器[222]對(duì)各個(gè)電磁閥選通或關(guān)閉控制，可進(jìn)行跨循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)分溫區(qū)、多循環(huán)多個(gè)制冷流程。
2.如權(quán)利要求1所述的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)[201]為定轉(zhuǎn)速高壓力比壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)[210]為變轉(zhuǎn)速低壓力比壓縮機(jī)。
3.一種雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，針對(duì)一套兩個(gè)獨(dú)立的制冷內(nèi)、外子循環(huán)系統(tǒng)和控制器以及和控制器連接的環(huán)境溫度傳感器；每個(gè)子循環(huán)制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流元件、干燥過(guò)濾器、儲(chǔ)液器和控制器等部件，其控制內(nèi)容包括(1)該制冷系統(tǒng)除了根據(jù)各個(gè)制冷間室的溫度來(lái)控制外，增加了環(huán)境溫度為新的控制參數(shù)，當(dāng)制冷系統(tǒng)處于不同的工作溫度區(qū)時(shí)，其工作狀態(tài)不同；(2)在不同的工作溫度區(qū)里，上述制冷系統(tǒng)的子循環(huán)系統(tǒng)可以獨(dú)立工作，也可以利用電磁閥的選通進(jìn)行跨循環(huán)工作；(3)在不同的工作溫度區(qū)里，兩個(gè)子系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的工作狀態(tài)不同；(4)在不同的工作溫度區(qū)里，采用不同節(jié)流能力的毛細(xì)管，改變制冷系統(tǒng)的供液量。
4.如權(quán)利要求3所述的雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的壓縮機(jī)的工作狀態(tài)是指壓縮機(jī)的壓力比、轉(zhuǎn)速、是否工作等狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于雙溫蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)及其控制方法，它包括兩個(gè)子循環(huán)系統(tǒng)控制器和環(huán)境溫度傳感器，子循環(huán)系統(tǒng)由壓縮機(jī)冷凝器蒸發(fā)器和節(jié)流元件等部件組成，不同子循環(huán)系統(tǒng)選用的壓縮機(jī)具有不同的壓力比，子循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)受控電磁閥選通或關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)跨循環(huán)運(yùn)行；除了傳統(tǒng)的控制方式外，增加了環(huán)境溫度為新的控制參數(shù)，根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化或用戶的要求，通過(guò)控制器對(duì)各個(gè)電磁閥選通控制，使得不同節(jié)流能力的毛細(xì)管分別工作，從而實(shí)現(xiàn)分溫區(qū)多循環(huán)(同時(shí)冷凍冷藏單獨(dú)冷凍和單獨(dú)冷藏等)多個(gè)制冷流程。本發(fā)明具有運(yùn)行節(jié)能功能擴(kuò)展的特點(diǎn)，適應(yīng)氣候條件的變化或者用戶使用特點(diǎn)，減少上述制冷系統(tǒng)全年的運(yùn)行能耗。
文檔編號(hào)F25B49/00GK1462857SQ0313425
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者晏剛, 厲彥忠, 曹小林, 陳群, 吳業(yè)正 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)