[發明專利]用于控制節約器回路的系統和方法

有效

• 申請號: 201180046046.1
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN103119382A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: W·L·科普科;A·J·格雷比爾;G·E·尼克;I·費德曼;S·庫蘭卡拉
• 申請（專利權）人: 江森自控科技公司
• 主分類號: F25B41/00
• 分類號: F25B41/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 邵靜玥;鄭建暉

相關申請案的交叉參考

本申請案主張于2010年9月14日遞交的發明名稱為“用于控制節約器回路的系統和方法（SYSTEM?AND?METHOD?FOR?CONTROLLING?AN?ECONOMIZER?CIRCUIT）”的第61/382,858號美國臨時申請案的優先權和權益，所述申請案以引用的方式并入本文中。

背景技術

本申請案大體涉及控制蒸汽壓縮系統中的節約器回路。更具體地說，本申請案涉及通過控制壓縮機的節約器端口所用閥來控制蒸汽壓縮系統的節約器回路。

在諸如制冷和冷凍系統的蒸汽壓縮系統中，制冷劑氣體經由壓縮機壓縮，隨后被輸送到冷凝器。輸送到冷凝器的制冷劑蒸汽與諸如空氣或水等流體存在熱交換關系，從而經歷相變而成為制冷劑液體。液態制冷劑從冷凝器流經對應的膨脹裝置而到達蒸發器。蒸發器中的液態制冷劑與諸如空氣、水或其他工藝流體等流體存在熱交換關系，從而經歷相變而成為制冷劑蒸汽。流經蒸發器的其他流體因與液態制冷劑之間的熱交換關系而得以冷凍或冷卻，并且隨后可以被供應到一個封閉空間用以冷卻該封閉空間。最后，蒸發器中的蒸汽制冷劑返回到壓縮機，從而完成了一個循環。

為提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷凍系統，可以將節約器回路安置到該系統中。節約器回路可以包括節約器熱交換器或閃蒸罐；通往連接到冷凝器或所述冷凝器下游主要制冷劑線路的所述節約器熱交換器或閃蒸罐的入口線路；以及節約器膨脹裝置，該裝置安裝在所述入口線路中。當所述節約器回路包括閃蒸罐時，可以將所述閃蒸罐的第一出口線路連接到位于所述膨脹裝置上游的主要制冷劑線路，并可以將所述閃蒸罐的第二出口線路連接到壓縮機的壓縮室內的端口或連接到所述壓縮機的吸入口。

在閃蒸罐節約器回路中，液態制冷劑從冷凝器流經入口線路和膨脹裝置而進入到閃蒸罐中。在流經該膨脹裝置之時，液態制冷劑會經歷一次壓降，因此，該制冷劑的至少一部分會迅速地發生膨脹或“閃蒸”，并且會從液體轉化為氣體。閃蒸罐中的液態制冷劑在所述閃蒸罐的“底部”處匯集，并通過第一出口線路返回到主要制冷劑回路中。所述第一出口線路可以安裝一個或多個閥，用于控制返回到主要制冷劑回路中的液態制冷劑的量。閃蒸罐中的氣態制冷劑在所述閃蒸罐的“頂部”處匯集，并通過第二出口線路返回到壓縮機中，所述第二出口線路通往吸入口或壓縮室中以中間壓力運作的某個點。所述第二出口線路也可以安裝一個或多個閥門，用于控制提供至壓縮機的氣態制冷劑的量。

如上文所論述，節約器回路可以用于提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷凍系統。例如，所述節約器回路可以通過將處于中間壓力的制冷氣體提供至壓縮機，以此減少壓縮機所需的工作量并提高壓縮機效率，從而改善了系統效率。節約器回路中的多個參數可以經控制以提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷凍系統。進入和離開閃蒸罐的制冷劑的量，以及保持在該罐中的液態制冷劑的量，均可以經控制以獲得制冷或冷凍系統的所需容量、所需效率和所需性能。

存在兩種基本類型的節約器可以用于制冷或冷凍系統。第一種類型的節約器使用閃蒸罐來冷卻制冷劑液體，其方法是將制冷劑的一部分煮沸并提供充分的空間來分離液相與氣相。冷卻后的制冷劑液體接著流至蒸發器，而制冷劑蒸汽則流入到壓縮機中。電磁閥可以用于調控閃蒸罐與壓縮機之間的蒸汽線路上的流。對閃蒸罐的說明已在第7,353,659號美國專利申請案中描述，該專利以引用的方式并入本文中。第二種類型的節約器使用熱交換器，其一側上為已過冷的制冷劑液體而另一側上為已沸騰的制冷劑。膨脹閥會對熱交換器的沸騰側上的液態制冷劑流進行調整。膨脹閥可以經控制以將離開熱交換器的制冷劑蒸汽維持在一個恒定的過熱度。在其他情況下，膨脹閥可以經控制以維持住恒定的壓縮機吸入壓力或冷卻容量。

制冷或冷卻系統中的一個問題包括對變速驅動器的使用，該變速驅動器用于響應于高壓縮機電機電流條件而減小壓縮機速度。該問題在于，對于一個給定的冷凝溫度，減小施加給壓縮機電機的電壓的頻率并不會減小電機電流。為減少冷凝器負載并由此減小電機電流，需要的是使電機速度發生相對較大的減小，這與變速驅動器的供電頻率相關。用于使壓縮機卸載的電機速度方法會導致冷卻容量的大幅度減小，而這種幅度可能會遠甚于使用其他技術所需的，例如螺桿式壓縮機中的滑閥卸載技術。

因此，所需的是一種控制電機電流同時仍能維持所需量的冷卻容量的系統和方法。更具體地說，所需的是一種系統和方法，所述系統和方法能簡易地控制節約器回路從而對制冷或冷卻系統提供更好的性能，同時還能控制電機電流。