一种双温蒸汽压缩式制冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法，它包括两个子循环系统控制器和环境温度传感器，子循环系统由压缩机冷凝器蒸发器和节流元件等部件组成，不同子循环系统选用的压缩机具有不同的压力比，子循环系统之间通过受控电磁阀选通或关闭来实现跨循环运行；除了传统的控制方式外，增加了环境温度为新的控制参数，根据外界环境温度的变化或用户的要求，通过控制器对各个电磁阀选通控制，使得不同节流能力的毛细管分别工作，从而实现分温区多循环（同时冷冻冷藏单独冷冻和单独冷藏等）多个制冷流程。本发明专利技术具有运行节能功能扩展的特点，适应气候条件的变化或者用户使用特点，减少上述制冷系统全年的运行能耗。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于制冷机械
，涉及一种蒸气压缩式制冷系统及其控制方法，特别涉及一种如电冰箱电冰柜等带有保温层的双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法。此外，在传统的冰箱制冷系统循环中还存在的不足之处有制冷剂经毛细管节流以后先经过冷冻室蒸发器再经过冷藏室蒸发器由于要满足冷冻室温度为-18℃，制冷剂的蒸发温度则要在-23℃左右，而冷藏室温度一般为0℃～5℃之间，当制冷剂与冷藏室之间进行换热时；将会造成很大的传热不可逆损失；压缩机的启停一般由冷藏室温度控制，冷冻室温度不能精确控制。冰箱冷藏室的温度一旦升高到设定开机温度，冰箱制冷系统即开始工作，冷冻室也随之制冷，有时会出现冷藏室温度尚高时，冷冻室温度却降低到-30℃以下。这样的系统不能解决各个间室的按需分配要求，增加了冰箱的能耗。实现上述专利技术目的的解决方案是，本专利技术的系统包括两个独立的子循环系统、控制器和环境温度传感器，每个子循环系统都是由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件、干燥过滤器和储液器等组成，不同子循环所选用的压缩机具有不同的压力比，子循环系统之间通过受控电磁阀选通或关闭可以实现跨循环运行；除了传统的控制方式外，增加了环境温度为新的控制参数，当外界环境温度的变化或者根据用户的要求，通过控制器对各个电磁阀选通控制来保证不同节流能力的毛细管分别工作，从而实现分温区多循环(同时冷冻冷藏、单独冷冻和单独冷藏等)多个制冷流程。本专利技术的双温蒸气压缩式制冷系统的控制方法是针对于一套两个独立的制冷内外子循环系统和控制器以及和控制器连接的环境温度传感器；每个子循环制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件、干燥过滤器、储液器和控制器等部件，其控制内容包括(1)该制冷系统除了根据各个制冷间室的温度来控制外，增加了环境温度为新的控制参数，当制冷系统处于不同的工作温度区时，其工作状态不同；(2)在不同的工作温度区里，上述制冷系统的子循环系统可以独立工作，也可以利用电磁阀的选通进行跨循环工作；(3)在不同的工作温度区里，两个子系统中的压缩机的工作状态不同；(4)在不同的工作温度区里，采用不同节流能力的毛细管，改变制冷系统的供液量。本专利技术的双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法，结合当地的气温变化，对现有的制冷装置进行改进，采用两个制冷循环，可以适应由于外界环境温度变化引起的制冷装置热负荷变化较大的要求。采取这些措施，使得制冷装置节能效果非常明显，各制冷间室自由开关。图2为本专利技术的双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法的循环流程图。依照本专利技术的技术方案，以双温蒸气压缩式制冷循环(如电冰箱)及其控制方法为例，其结构如图2所示，它包括两个独立的制冷内外子循环系统和控制器222以及环境温度传感器223，外循环系统包括定转速高压力比的压缩机201冷凝器202干燥过滤器203、受控电磁阀204、受控电磁阀206、受控电磁阀225、毛细管205、毛细管207、毛细管224、低温蒸发器208和储液器209，它制取低蒸发温度的冷量给冷冻室；内循环系统包括变转速低压力比的压缩机210、冷凝器211、干燥过滤器212、受控电磁阀213、受控电磁阀215、毛细管214、毛细管216、高温蒸发器217和储液器218，制取高蒸发温度的冷量给冷藏室；内外循环系统之间通过受控电磁阀219、220、221来连接。当外界环境温度的变化引起的制冷系统的热负荷变化或者根据用户的要求，通过控制器222对各个电磁阀选通控制来实现分温区多循环(同时冷冻冷藏单独冷冻和单独冷藏等)多个制冷流程。具体控制方法是控制器222除了根据各个间室的温度控制外，还预先设定的高、中、低三个工作温区(具体温度可根据当地的气候条件而定)，它利用温度传感器223感受环境温度的变化，将温度信号传给控制器222，由控制器判断外界环境温度所处工作温区后，给出执行信号决定压缩机和电磁阀的工作状态。当环境温度处于高温区时，阀206213打开，阀204、215、219、220、221、225关闭，压缩机201、210均工作，压缩机210低速运转，毛细管207、214工作，内外循环系统独立工作，分别为冷冻室和冷藏室提供冷量；当环境温度处于中温区时，阀204、220、219打开，阀206、213、215、221、225关闭，压缩机210和毛细管205工作，压缩机201停止工作，内、外循环相连为一整体，压缩机210高速运转保证冷冻室和冷藏室的冷量需求；当环境温度处于低温区时，阀225、219、221打开，阀204、206、213、215、220关闭，压缩机210低速运转工作，毛细管224工作，其余毛细管不工作，内外循环依旧相连，只为冷冻室供冷，不再为冷藏室提供冷量。实施例全年全天候工作的双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法参见图2，图2所示的是依本专利技术的双温蒸气压缩式制冷系统及其控制方法，适用于如电冰箱电冰柜等带有保温层的双温储物设备。在本实施例中，参照我国中部地区的西安为例，其四季温度变化如表1所示。根据当地温度的变化，对型号BCD-195冰箱(其中冷冻室为45L，冷藏室为150L，工质为R134a)为进行分温区设计和改装，将温度分为三个区间①18℃以上；②18℃～4℃；③4℃以下。专利技术人采用具有不同压力比不同转速的两台压缩机201、210，其中201为定转速高压力比的压缩机，210为变转速低压力比的压缩机；并选取了不同节流能力的毛细管205、207、214、216、224；受控的电磁阀204、206、213、215、219、220、221、225，控制器222和感受环境温度的传感器223。当外界环境温度处于第①温区，阀206、213打开，阀204、215、219、220、221、225关闭，压缩机201、210均工作，毛细管207、214工作，冷冻室、冷藏室为单独的循环系统，互相不影响，根据用户需要可以随时关闭任一回路。当外界环境温度处于第②温区，阀204、220、219打开，阀206、213、215、221、225关闭，压缩机210和毛细管205工作，压缩机201停止工作蒸发器208、蒸发器217为串连的循环系统。由于环境温度相对较低，冷藏室温度相对较高，其热负荷相对较小，由高温蒸发器217与冷藏室之间换热的不可逆损失将会减少。另外，如果需要单独使用冷冻室，将阀220关闭，阀221打开；需要单独使用冷藏室则关闭阀213、219、220、221，打开阀215，毛细管216工作，从而做到冷冻室，冷藏室的循环自由启停。当外界环境温度处于第③温区，由于外界环境温度小于4℃，冷藏室平均温度也为4℃左右，将阀225、219、221打开，阀204、206、213、215、220关闭，只有压缩机210和毛细管224工作，其余毛细管不工作，从而关闭冷藏室循环，冷冻室循环单独运行。需明确说明的是，本实施例并不是唯一的例子，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本专利技术要求保护的范围和本质的情况下，可以对专利技术进行各种修改，如扩展到多温循环压缩机210采用定转速压缩机各子循环制冷系统采用不同于本专利技术根数的毛细管等，都可以实现本专利技术的部分功能，这些修改同样属于本专利技术的保护范围。表1.西安地区某年各月气温的统计权利要求1.一种双温蒸气压缩式制冷系统，它包括传统的蒸气压缩式制冷系统中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双温蒸气压缩式制冷系统，它包括传统的蒸气压缩式制冷系统中的压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件、干燥过滤器、储液器和控制器等部件，其特征在于： 还包括两个独立的制冷内、外子循环系统和控制器［２２２］以及和控制器［２２２］连接的环境温度传感器［２２３］； 外子循环系统制取低蒸发温度的冷量给冷冻室，包括：压缩机［２０１］、冷凝器［２０２］、干燥过滤器［２０３］、受控电磁阀［２０４］、受控电磁阀［２０６］、受控电磁阀［２２５］、毛细管［２０５］、毛细管［２０７］、毛细管［２２４］、低温蒸发器［２０８］和储液器［２０９］； 内子循环系统制取高蒸发温度的冷量给冷藏室，包括：压缩机［２１０］、冷凝器［２１１］、干燥过滤器［２１２］、受控电磁阀［２１３］、受控电磁阀［２１５］、毛细管［２１４］、毛细管［２１６］、高温蒸发器［２１７］和储液器［２１８］； 内、外子循环系统之间通过受控电磁阀［２１９］、［２２０］、［２２１］连接；通过控制器［２２２］对各个电磁阀选通或关闭控制，可进行跨循环运行，实现分温区、多循环多个制冷流程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：晏刚，厉彦忠，曹小林，陈群，吴业正，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]