[發明專利]具有內部熱交換器的制冷回路的控制

無效

• 申請號: 200580048419.3
• 申請日: 2005-02-18
• 公開（公告）號: CN101124443A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: B·海因博凱爾;U·施密德
• 申請（專利權）人: 卡里爾公司
• 主分類號: F25B41/06
• 分類號: F25B41/06;F25B40/06;F25B9/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王英

技術領域

本發明涉及一種用于按預定流向循環制冷劑的制冷回路，包括沿流動方向上的排熱熱交換器(heat-rejecting?heat?exchanger)、蒸發器節流閥、蒸發器、壓縮機、其“冷端”位于蒸發器和壓縮機之間的內部熱交換器、溫度傳感器以及基于由溫度傳感器提供的溫度傳感器信號來控制蒸發器節流閥的控制器。

背景技術

這類制冷回路的溫度傳感器位于蒸發器和內部熱交換器之間，它們運行在稱為“semi?flood”的運行模式下。“semi?flood”指蒸發器的狀態，取代在蒸發器中完全蒸發制冷劑，而是蒸發器在它的出口處提供氣態和液態制冷劑的混合物，該混合物具有非常低的過熱。內部熱交換器將提高該氣態/液態制冷劑的過熱，從而蒸發剩余的液態制冷劑，并確保壓縮機安全運行，在通過內部熱交換器后，制冷劑被送入該壓縮機。眾所周知，壓縮機入口處的液態制冷劑會對壓縮機造成嚴重損害。

為了優化蒸發器中的熱交換，在蒸發器的出口處設置溫度傳感器。結合測量的壓力值，例如吸氣壓力，計算蒸發溫度和過熱。基于蒸發器的出口處的溫度或過熱，控制器控制蒸發器節流閥，由此控制制冷劑向蒸發器的流動。取決于制冷用戶的特定冷卻要求，可以將通過蒸發器的制冷劑流的設定點保持為最佳。

然而，系統不僅取決于冷卻要求，而且還取決于諸如周圍環境溫度等其它參數。例如，冷凝溫度在夏季時模式中上升到47℃，而在冬季時它會下降到15℃以便優化制冷回路的能耗。由于冬季模式中較小的溫度差，這將導致內部熱交換器的能力更低。因為內部熱交換器的能力太小，所以氣態制冷劑中的液體會流向壓縮機。另一方面，在夏季模式中，壓縮機的排氣溫度會變得重要，從而導致制冷劑和/或潤滑劑分解，通常在制冷劑中多少會存在一些潤滑劑。

發明內容

因而，本發明的目的是提供一種制冷回路和一種用于運行該回路的方法，該方法能夠使該回路適應不同的冬季和夏季模式運行狀態。

根據本發明的實施例，通過在內部熱交換器和壓縮機之間設置出口溫度傳感器并提供基于出口溫度傳感器測量結果控制蒸發器節流閥的控制器，實現此目的。

因此，根據本發明的實施例，內部熱交換器的出口處的溫度或過熱被用于設置蒸發器節流閥的開啟度，并確保流向壓縮機的制冷劑的預定狀態。

根據本發明的實施例，制冷回路進一步包括入口溫度傳感器，該入口溫度傳感器位于蒸發器和內部熱交換器之間，其中控制器被用于基于入口和出口溫度傳感器測量結果來控制蒸發器節流閥。由于周圍環境溫度狀態的范圍大，因此基于入口溫度傳感器的控制也許對制冷回路來說不是在全部大范圍內都是最佳控制。具體地，取決于具體的條件，例如周圍環境溫度，優選可以在入口溫度傳感器和出口溫度傳感器間切換。可以手動地或者自動地進行該切換。例如，一旦冷凝溫度低于預定值，就可以進行切換。也可以采用兩者的測量結果值來確定或計算蒸發器節流閥的正確開啟度。

根據本發明的實施例，流向蒸發器節流閥的液態制冷劑可以提供用于使從蒸發器排出的液態/氣態制冷劑過熱的熱量。為此，可以將內部熱交換器的“冷端”置于蒸發器和壓縮機之間的回路中。這樣，流向蒸發器的制冷劑(其通常與制冷用戶相關)被過冷，而流向壓縮機的制冷劑被過熱，這兩種效應對該制冷回路來說都是有益的。內部熱交換器的“熱端”也可以與制冷回路內或外的任何其它適合的熱源相連。在排熱熱交換器(以及接收器，分別地)和蒸發器節流閥之間設置“熱端”具有在蒸發器節流閥前使制冷劑過冷的益處，從而減少在回路的該位置處產生閃發氣體。結合吸入氣體的過熱，即流向壓縮機的制冷劑的過熱，這將在制冷回路內提供最佳的熱移動。

根據本發明的實施例，制冷劑可以例如是CO₂，制冷回路適于運行在超臨界運行模式下，而排熱熱交換器適于作為冷凝器和氣體冷卻器運行。“超臨界”制冷劑指的是至少在一些運行模式中需要制冷回路運行在超臨界狀態下的制冷劑。例如，采用CO₂制冷劑，夏季模式通常是超臨界的，而冬季模式可以是正常運行模式，制冷回路中的最高壓力在臨界壓力以下。在這種具有超臨界制冷劑的制冷回路中，排熱熱交換器通常稱為“氣體冷卻器”，這意味著該氣體冷卻器同樣適于在超臨界模式下冷卻氣態制冷劑和在正常模式下冷凝氣態制冷劑。