[發(fā)明專(zhuān)利]渦旋式壓縮機(jī)差壓控制技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410054334.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103994616B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅杰·諾爾;盧·莫尼耶;加里·A·海爾明克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 力博特公司
• 主分類(lèi)號(hào): F25B49/02
• 分類(lèi)號(hào): F25B49/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 田軍鋒,俠暉霞

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年2月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/765,884的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參引的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種高效冷卻系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種壓力控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

文中提供的背景描述出于大致呈現(xiàn)本公開(kāi)的背景的目的。現(xiàn)今著名的發(fā)明家的工作，就此背景部分中所描述的工作以及另外在提交時(shí)不能作為現(xiàn)有技術(shù)的描述方面而言，并未明確或隱含地承認(rèn)為不利于本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。

冷卻系統(tǒng)能夠應(yīng)用于需要冷卻流體的多個(gè)不同應(yīng)用場(chǎng)合。該流體可以是諸如空氣的氣體、或者諸如水的液體。示例應(yīng)用是供暖通風(fēng)與空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，HVAC系統(tǒng)用于冷卻諸如辦公室等人們所處的空間和數(shù)據(jù)中心氣候控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心可指的是聚集了諸如計(jì)算機(jī)服務(wù)器的電子設(shè)備的房間。

在圖1中，示出了例如可以在計(jì)算機(jī)機(jī)房中使用的空調(diào)50。空調(diào)50包括冷卻回路51和殼體52。冷卻回路51設(shè)置在殼體52中并且包括蒸發(fā)器54、空氣移動(dòng)裝置56、壓縮機(jī)58、冷凝器60、以及膨脹閥62。蒸發(fā)器54、壓縮機(jī)58、冷凝器60以及膨脹閥62連接成閉合環(huán)路，冷卻流體（例如相變制冷劑）在該閉合環(huán)路中循環(huán)。蒸發(fā)器54可以包括具有用以提供增強(qiáng)的冷卻能力的多個(gè)冷卻板的V形盤(pán)管組件。蒸發(fā)器54接收穿過(guò)蒸發(fā)器54中的開(kāi)口的冷卻流體和冷卻空氣。空氣移動(dòng)裝置56（例如風(fēng)扇或者鼠籠式鼓風(fēng)機(jī)）從殼體52中的進(jìn)氣口（未示出）吸入空氣并且使之通過(guò)蒸發(fā)器54。被冷卻的空氣被從蒸發(fā)器54導(dǎo)出并且離開(kāi)殼體52中的靜壓箱64。

壓縮機(jī)58使冷卻流體流通經(jīng)過(guò)冷凝器60、膨脹閥62、蒸發(fā)器54并返回至壓縮機(jī)58。例如，壓縮機(jī)58可以是渦旋式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)可以是固定容量壓縮機(jī)或者數(shù)字可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)通常包括兩個(gè)偏移螺旋盤(pán)。第一螺旋盤(pán)是固定盤(pán)或者固定渦旋盤(pán)。第二螺旋盤(pán)是繞動(dòng)渦旋盤(pán)。在渦旋式壓縮機(jī)的進(jìn)口處接收冷卻流體，并且將冷卻流體收集在偏移螺旋盤(pán)之間，進(jìn)行壓縮，并且在中心（或者出口）處將冷卻流體朝向冷凝器60排出。冷凝器60可以是微通道冷凝器，其冷卻從壓縮機(jī)58接收的冷卻流體。膨脹閥62可以是電子膨脹閥（EEV）并且例如將離開(kāi)冷凝器60的冷卻流體由液體膨脹成蒸汽。

盡管圖1中示出了單個(gè)冷卻回路，但是可以包括多個(gè)冷卻回路并且將多個(gè)冷卻回路串聯(lián)布置以提供多級(jí)冷卻。冷卻回路可以通過(guò)降低壓縮機(jī)的壓力比將能耗降至最小。壓縮機(jī)的壓力差指的是在壓縮機(jī)的進(jìn)口壓力或者吸入壓力與出口壓力或者排出壓力之間的差。為了提高操作效率，可以基于確定的房間情況進(jìn)一步降低壓力差。降低壓力差能夠?qū)е聣嚎s機(jī)的固定渦旋盤(pán)與繞動(dòng)渦旋盤(pán)分開(kāi)。這使壓縮機(jī)發(fā)生不可預(yù)知的和不受控制的“卸載”。當(dāng)壓縮機(jī)處于最小蒸汽排量狀態(tài)（或者傳遞最小量的流體）時(shí)，壓縮機(jī)被卸載。壓縮機(jī)的卸載降低了冷卻回路的冷卻能力和溫度控制穩(wěn)定性。

在升高的返回空氣溫度（90+℉/32.2+℃）下，能使壓縮機(jī)效率增益最大化。在這些溫度下并且當(dāng)例如使用制冷劑410A并且制冷劑410A處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，操作壓力能夠?qū)е聹u旋式壓縮機(jī)的不受控制的卸載。

空調(diào)系統(tǒng)可以包括具有串排壓縮機(jī)組的一個(gè)或者更多個(gè)壓縮機(jī)。串排組可以包括兩個(gè)或者更多個(gè)相等容積排量或不等容積排量的壓縮機(jī)。第一壓縮機(jī)可以是數(shù)字脈寬調(diào)制（PWM）渦旋式壓縮機(jī)，其接收PWM百分比信號(hào)從而控制第一壓縮機(jī)的容量。可替代地，第一壓縮機(jī)可以是任一可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)，其接收比例百分比信號(hào)來(lái)控制壓縮機(jī)速度。第二壓縮機(jī)可以是具有簡(jiǎn)單開(kāi)（ON）/關(guān)（OFF）容量控制的固定容量渦旋式壓縮機(jī)。串排組中可以包括另外的壓縮機(jī)。另外的壓縮機(jī)可以是數(shù)字PWM渦旋式壓縮機(jī)、可變速渦旋式壓縮機(jī)、和/或固定容量渦旋式壓縮機(jī)。串排組中的壓縮機(jī)的吸氣管線和排氣管線可以平行地用管進(jìn)行連接從而形成串排組。

串排組通過(guò)允許數(shù)字PWM渦旋式壓縮機(jī)在固定容量渦旋式壓縮機(jī)之前被致動(dòng)而提供節(jié)能構(gòu)型。這有效地允許串排組提供具有降低的容積排量/容量的局部排量操作直到向固定容量渦旋式壓縮機(jī)要求更多的容量。盡管此局部排量操作是有效的，但是此操作與在低環(huán)境溫度下的冷凝器和在高環(huán)境溫度下的蒸發(fā)器相結(jié)合會(huì)延長(zhǎng)在最小壓縮機(jī)壓力差下的操作。此低壓力差也會(huì)產(chǎn)生卸載壓縮機(jī)狀態(tài)，這會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的冷卻能力下降。

在低室外環(huán)境溫度（例如小于40℉/4.4℃的溫度）的情況中，卸載壓縮機(jī)狀態(tài)在開(kāi)啟時(shí)是普遍存在的。隨著室外環(huán)境溫度下降并且進(jìn)入冷凝器的空氣溫度下降，會(huì)增加卸載持續(xù)時(shí)間。