專利名稱：蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域的制冷系統(tǒng)及其控制方法，特別涉及一種利用蓄存壓 縮熱來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器除霜或變溫控制的蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用回?zé)岽胧┑纳罾涠嘣旌瞎べ|(zhì)節(jié)流制冷機(jī)具有高效、可靠及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)， 廣泛應(yīng)用于能源、化工以及低溫工程領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)器件冷卻和工業(yè)氣體的液化等方面， 其中在半導(dǎo)體生產(chǎn)和真空領(lǐng)域的應(yīng)用是混合工質(zhì)節(jié)流制冷技術(shù)重要的體現(xiàn)之一。多元混 合物工質(zhì)的采用使制冷機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有了更多的選擇自由度。因此，針對(duì)不同冷卻對(duì) 象和應(yīng)用要求，出現(xiàn)了各種各樣的制冷系統(tǒng)，這些制冷系統(tǒng)的出現(xiàn)是基于提高效率、降 低成本和減小系統(tǒng)復(fù)雜性等不同要求而提出的。而上述要求也是新制冷流程不斷出現(xiàn)的 促進(jìn)力。
拋開所有混合工質(zhì)節(jié)流制冷流程中的細(xì)節(jié)，現(xiàn)有混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷流程的共同 特征就是利用壓縮機(jī)將多元混合工質(zhì)壓縮到一個(gè)嵩壓力級(jí)，經(jīng)冷卻器將壓縮熱帶走； 恢復(fù)到環(huán)境溫度的高壓混合工質(zhì)進(jìn)入間壁式換熱器被返流低壓混合工質(zhì)冷卻，然后進(jìn)入 節(jié)流膨脹閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流制冷，混合工質(zhì)自身壓力降低到一個(gè)低壓級(jí)，進(jìn)入蒸發(fā)器為被冷卻 物體提供冷量，然后進(jìn)入換熱器冷卻高壓來流混合工質(zhì)；自身溫度恢復(fù)接近室溫，進(jìn)入 壓縮機(jī)，完成一個(gè)制冷循環(huán)。上述循環(huán)持續(xù)進(jìn)行就可以在設(shè)定溫度連續(xù)提供冷量。從熱 力學(xué)角度出發(fā)，混合工質(zhì)在上述過程分別經(jīng)歷了 4個(gè)階段壓縮階段(包括冷凝放熱過 程)，回?zé)犭A段，節(jié)流膨脹階段和冷量提供階段，各個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)各自的設(shè)備，即分別 為壓縮機(jī)、冷卻器、回?zé)釗Q熱器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器。在回?zé)釗Q熱器部分因是否有相分離 器可以分為不同的循環(huán)結(jié)構(gòu)。
在上述混合工質(zhì)節(jié)流制冷技術(shù)的各具體應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，例如混合工質(zhì)深冷冰箱、真空 低溫水汽捕獲器以及低溫冷熱刀等方面，均涉及到低溫制冷系統(tǒng)的除霜或者對(duì)蒸發(fā)器加 熱(在冷熱刀中對(duì)應(yīng)著被冷凍介質(zhì)的復(fù)溫和加熱)運(yùn)行問題。事實(shí)上，制冷系統(tǒng)(包括 空調(diào)熱泵系統(tǒng))的除霜問題一直是制冷領(lǐng)域的一個(gè)重要問題， 一直是產(chǎn)業(yè)界包括學(xué)術(shù)界 關(guān)注和研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)主要有兩種除霜技術(shù)手段， 一種是采取電加熱方式除霜，另外一
種是利用壓縮機(jī)高溫高壓排氣除霜。采用電加熱復(fù)溫需要另外安裝電加熱器并且消耗額 外電能。利用壓縮機(jī)高溫排氣除霜，是制冷系統(tǒng)在除霜過程逆轉(zhuǎn)制冷劑流向，壓縮機(jī)排 氣不經(jīng)過冷凝器就直接進(jìn)入蒸發(fā)器，利用壓縮機(jī)排氣高溫溶化蒸發(fā)器上的冰霜。采取蓄 存壓縮機(jī)在正常制冷過程的壓縮熱來實(shí)現(xiàn)除霜已經(jīng)是普冷領(lǐng)域成熟的技術(shù)，稱為熱氣除 霜(川平睦義，封閉式制冷機(jī)，北京輕工業(yè)出版社，1987， pp.387-411)，在普冷領(lǐng)域 中已經(jīng)有技術(shù)方案報(bào)道。其中，中國專利20052000940LX給出了一種在普冷冷藏裝置中 利用蓄熱裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除霜的方案，其利用蓄熱材料將壓縮熱蓄存，然后利用除霜液的 自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)除霜過程，整個(gè)除霜過程不需要輸入能量。該方案需要在被除霜部件上安 裝專門的除霜液管道。目前有關(guān)深冷混合工質(zhì)除霜循環(huán)結(jié)構(gòu)的專利及報(bào)道相對(duì)較少。美國專利 (US6843065)報(bào)道了一種深冷混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)的除霜循環(huán)，其具體采用了從壓縮機(jī) 出口的熱氣旁通至蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器的加熱，同時(shí)返流氣體不經(jīng)過換熱器而回到壓 縮機(jī)的一個(gè)旁通回路來完成蒸發(fā)器的除霜過程，并通過一種開環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)正 常運(yùn)行，避免在連續(xù)除霜過程的壓縮機(jī)過載。該專利申請描述的循環(huán)比較復(fù)雜，有多達(dá) 幾十個(gè)可控閥門來實(shí)現(xiàn)除霜過程。這種除霜循環(huán)是依靠除霜時(shí)壓縮機(jī)輸出功(轉(zhuǎn)化為壓 縮熱)來實(shí)現(xiàn)除霜的，因此必須確保系統(tǒng)在除霜過程壓縮機(jī)能夠正常工作且有一定的功 率輸出。另外，中國專利(03121465.7)提出了一種利用控制電磁組啟閉實(shí)現(xiàn)深冷混合工 質(zhì)節(jié)流制冷系統(tǒng)變工況安全運(yùn)行的控制措施，其利用控制在低溫下的電磁閥(分別連同 低溫?fù)Q熱器和蒸發(fā)器)的啟閉，調(diào)節(jié)通過蒸發(fā)器的工質(zhì)流量，從而實(shí)現(xiàn)變工況運(yùn)行。但 該方案用于除霜工況時(shí)需要另加電加熱等措施。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用蓄存壓縮熱來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器除霜或變溫控制的蓄熱除 霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)。 本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案如下本發(fā)明提供的蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、潤滑油 分離器3、后冷卻器4、回?zé)釗Q熱器單元5、節(jié)流制冷元件6、蒸發(fā)器單元7、控制單元8 和控制執(zhí)行單元組9;所述控制執(zhí)行單元組9包括一個(gè)高壓三通管道ST1、高壓加熱控制 閥Vll、高壓加熱管道HRD、高壓制冷控制閥V21、低壓三通管道ST2、低壓加熱控制 閥V12、低壓加熱管道LRD以及低壓制冷控制闊V22;其特征在于，還包括一蓄熱器2;該混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)連接方式是壓縮機(jī)1出口連接蓄熱器2入口，蓄熱 器2出口連接潤滑油分離器3，潤滑油分離器3出口連接高壓三通管道ST1入口，高壓
三通管道ST1出口分別連接高壓加熱控制閥Vll和高壓制冷控制閥V21，高壓制冷控制 閥V21連接后冷卻器4，后冷卻器4出口連接回?zé)釗Q熱器單元5的高壓入口HHI，回?zé)?換熱器單元5的高壓出口 HHO連接節(jié)流制冷元件6，節(jié)流制冷元件6連接蒸發(fā)器單元7 入口，蒸發(fā)器單元7出口連接回?zé)釗Q熱器單元5的低壓入口HLI，然后回?zé)釗Q熱器單元5 的低壓出口 HLO連接低壓制冷控制閥V22，然后連接低壓三通管道ST2入口 ，低壓三通 管道ST2的出口連接壓縮機(jī)入口；高壓加熱控制閥Vll通過高壓加熱管道HRD連接蒸 發(fā)器單元7入口 ；低壓加熱控制閥V12通過低壓加熱管道LRD連接蒸發(fā)器單元7出口 ； 上述連接形成制冷回路Cl和加熱回路C2;所述制冷回路C1由壓縮機(jī)l、蓄熱器2、潤滑油分離器3、后冷卻器4、回?zé)釗Q熱器 單元5、節(jié)流制冷元件6和蒸發(fā)器單元7組成；所述加熱回路C2由壓縮機(jī)1、蓄熱器2、潤滑油分離器3、高壓加熱管道HRD、蒸 發(fā)器單元7、低壓加熱管道LRD組成；所述控制單元8的輸入?yún)?shù)為制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器單元7的出口溫度值801;所述控制單 元8的輸出參數(shù)為控制執(zhí)行單元組9內(nèi)各控閥門的開啟/關(guān)閉指令；該混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)變工況運(yùn)行如下1) 對(duì)于制冷工況高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22呈開啟態(tài)，同時(shí)，高壓加熱控制閥(Vll)和低壓加熱控制閥V12呈關(guān)閉態(tài)，制冷系統(tǒng)運(yùn)行于制冷回路C1;2) 對(duì)于加熱除霜工況高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22呈開啟態(tài)，同時(shí)，高壓加熱控制閥Vll 和低壓加熱控制閥V12呈關(guān)閉態(tài)，制冷系統(tǒng)運(yùn)行于加熱回路C2;3) 對(duì)于受控運(yùn)行工況控制單元8根據(jù)輸入蒸發(fā)器單元7的出口溫度801交替開啟制冷控制閥門組和加 熱控制閥門組，所述制冷控制閥門組由高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22 組成；高壓加熱控制閥組由高壓加熱控制閥Vll和低壓加熱控制閥V12組成；制冷系 統(tǒng)交替運(yùn)行于制冷回路Cl和加熱回路C2，以使蒸發(fā)器單元7的出口溫度801變化在設(shè) 定范圍內(nèi)蒸發(fā)器單元7的出口溫度801高于設(shè)定值時(shí)，開啟制冷控制閥門組，同時(shí)關(guān)閉加熱 控制閥門組，系統(tǒng)運(yùn)行于制冷工況；蒸發(fā)器單元7的出口溫度801低于設(shè)定值時(shí)，開啟加熱控制閥門組，同時(shí)關(guān)閉制冷 控制閥門組，系統(tǒng)運(yùn)行于加熱工況。所述的控制執(zhí)行單元組9中的高壓三通ST1、高壓加熱控制閥門Vll和高壓制冷控
制閥門V21由一個(gè)高壓三通換向閥門V31替代；低壓三通ST2、低壓加熱控制閥門V12 和低壓制冷控制閥門V22由一個(gè)低壓三通換向閥門V32替代；所述混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)的變工況運(yùn)行如下1) 對(duì)于制冷工況高壓三通換向閥V31接通制冷回路C1，同時(shí)高壓三通換向閥V31與加熱回路C2斷 開；同時(shí)，低壓三通換向閥V32接通制冷環(huán)路Cl，同時(shí)低壓三通換向閥V32與加熱回 路C2斷開；2) 對(duì)于加熱除霜工況高壓三通換向閥V31接通加熱回路C2，同時(shí)高壓三通換向閥V31與制冷回路Cl斷 開；同時(shí)，低壓三通換向閥V32接通加熱環(huán)路C2，同時(shí)低壓三通換向閥V32與制冷回 路C1斷開；3) 對(duì)于受控運(yùn)行工況控制單元8根據(jù)輸入蒸發(fā)器單元7的出口溫度801交替變換高壓三通換向閥V31和 低壓三通換向閥門V32的流向，即交替連通制冷回路C1和加熱回路C2，以使蒸發(fā)器單 元7的出口溫度801變化在設(shè)定范圍內(nèi)蒸發(fā)器單元7的出口溫度801高于設(shè)定值時(shí)，連通制冷回路C1，系統(tǒng)運(yùn)行在制冷 工況；蒸發(fā)器單元7的出口溫度801低于設(shè)定值時(shí)，連通加熱回路C2，系統(tǒng)運(yùn)行在加熱 工況。所述連通的蒸發(fā)器單元7與低壓三通管道ST2或低壓三通換向閥V32的低壓加熱管 道LRD上串接入一個(gè)流量控制元件VFL，以控制加熱運(yùn)行工況的壓縮機(jī)流量，使壓縮機(jī) 工作在正常壓力范圍內(nèi)。所述的受控運(yùn)行工況是指制冷機(jī)以某個(gè)期望的降溫或升溫速度實(shí)現(xiàn)從一個(gè)溫度變化 到另一個(gè)制冷溫度的運(yùn)行工況，或者是使蒸發(fā)器溫度維持某一固定值的運(yùn)行工況。在深 冷混合工質(zhì)節(jié)流制冷系統(tǒng)中采用普冷領(lǐng)域單級(jí)商用油潤滑壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)使制冷機(jī)可以大大 降低成本，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。但是為了使制冷系統(tǒng)更加可靠，必須采取合理的控制 方式，確保在變工況運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)正常工作。傳統(tǒng)的變工況運(yùn)行，例如除霜、或者是固 定溫度運(yùn)行，均需要另外的電加熱器為升溫提供熱量。本發(fā)明的意義就在于通過蓄存壓 縮機(jī)壓縮熱量，在制冷系統(tǒng)除霜或者一般精度的溫控要求范圍內(nèi)，無需外加電加熱器， 就可以實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的除霜、加熱或者其他變工況運(yùn)行。


附圖1為實(shí)施例1的深冷混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)及其控制示意圖； 附圖2為實(shí)施例2的深冷混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)及其控制示意圖； 其中壓縮機(jī)單元l 蓄熱器2 潤滑油分離器3后冷卻器4 回?zé)釗Q熱器單元5 節(jié)流制冷元件6蒸發(fā)器單元7控制單元8 控制執(zhí)行單元9 高壓三通管道ST1 高壓加熱管道HRD高壓加熱控制閥Vll 高壓制冷控制閥V21低壓三通管道ST2低壓加熱控制閥V12 低壓制冷控制閥V22低壓加熱管道LRD高壓三通換向閥V31 低壓三通換向閥V32流量控制元件VFL 蒸發(fā)器單元7出口溫度值801HHI回?zé)釂卧?高壓入口， HHO回?zé)釂卧?高壓出口 HLI回?zé)釂卧?低壓入口， HLO回?zé)釂卧?低壓出口具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例l:采用圖l所示制冷流程及控制系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)l、蓄熱器2、潤滑油分 離器3、后冷卻器4、回?zé)釗Q熱器單元5、節(jié)流制冷元件6、蒸發(fā)器單元7、控制單元8 和控制執(zhí)行單元組9;所述控制執(zhí)行單元組9包括一個(gè)高壓三通管道ST1、高壓加熱控制 閥Vll、高壓加熱管道HRD、高壓制冷控制閥V21、低壓三通管道ST2、低壓加熱控制 閥V12、低壓加熱管道以及低壓制冷控制閥V22;系統(tǒng)連接方式見圖l所示，其中由壓 縮機(jī)1、蓄熱器2、潤滑油分離器3、后冷卻器4、回?zé)釗Q熱器單元5、節(jié)流制冷元件6 和蒸發(fā)器單元7組成制冷回路C1;另由壓縮機(jī)l、蓄熱器2、潤滑油分離器3、高壓加熱 管道HRD、蒸發(fā)器單元7、低壓加熱管道LRD組成加熱回路C2，同時(shí)低壓加熱管道上 存在一個(gè)流量控制元件VFL;運(yùn)行控制系統(tǒng)中包括控制單元8，其輸入?yún)?shù)為蒸發(fā)器出口溫度傳感器801?？刂茍?zhí) 行單元9中執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括加熱控制閥組Vll和V12和制冷控制閥組V21和V22。上述混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)的控制方法是根據(jù)制冷機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)采取相應(yīng)控制措施， 使制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行模式。如制冷機(jī)系統(tǒng)首先實(shí)現(xiàn)某一溫度制冷，此時(shí)為降溫工況， 則制冷系統(tǒng)中高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22開啟，高壓加熱控制閥Vll和 低壓加熱控制閥V12關(guān)閉，制冷劑在C1回路中流動(dòng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)降溫。蒸發(fā)器出口溫度 逐漸降低，最終至設(shè)定溫度，如T1，此時(shí)若需要控制蒸發(fā)器溫度以Tl為設(shè)定值，在一
定允許控制回差T1土DT內(nèi)波動(dòng)，則系統(tǒng)進(jìn)行受控運(yùn)行工況，此時(shí)控制單元根據(jù)蒸發(fā)器 出口溫度801值，交替啟閉高壓加熱控制閥Vll和低壓加熱控制闊V12及高壓制冷控制 閥V21和低壓制冷控制閥V22，實(shí)現(xiàn)溫度控制。當(dāng)控制單元開啟高壓加熱控制闊V11和 低壓加熱控制閥V12，關(guān)閉高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22時(shí)，系統(tǒng)中制冷 劑運(yùn)行在C2回路。當(dāng)制冷系統(tǒng)在T1運(yùn)行一段時(shí)間后，蒸發(fā)器上會(huì)結(jié)霜(具體與運(yùn)行環(huán)境有關(guān))，制冷 系統(tǒng)需要除霜，則此時(shí)控制單元開啟高壓加熱控制閥Vll和低壓加熱控制閥V12，關(guān)閉 高壓制冷控制閥V21和低壓制冷控制閥V22時(shí)，系統(tǒng)中制冷劑運(yùn)行在C2回路，蓄存在 蓄熱器中的熱量由制冷劑經(jīng)過加熱回路C2帶到蒸發(fā)器，則蒸發(fā)器溫度會(huì)逐漸上升，高于 結(jié)霜溫度，實(shí)現(xiàn)除霜功能。實(shí)施例2:采用圖2所示制冷流程及控制系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)l、蓄熱器2、潤滑油 分離器3、后冷卻器4、回?zé)釗Q熱器單元5、節(jié)流制冷元件6、蒸發(fā)器單元7、控制單 元8和控制執(zhí)行單元組9;所述控制執(zhí)行單元組9包括一個(gè)高壓三通換向閥V3K高 壓加熱管道HRD、低壓三通換向閥V32、低壓加熱管道LRD以及流量控制元件VFL; 系統(tǒng)連接方式見圖2所示，其中由壓縮機(jī)l、蓄熱器2、潤滑油分離器3、后冷卻器4、 回?zé)釗Q熱器單元5、節(jié)流制冷元件6和蒸發(fā)器單元7組成制冷回路C1;另由壓縮機(jī)l、 蓄熱器2、潤滑油分離器3、高壓加熱管道HRD、.蒸發(fā)器單元7、低壓加熱管道LRD 組成加熱回路C2;運(yùn)行控制系統(tǒng)中包括控制單元8，其輸入?yún)?shù)為蒸發(fā)器出口溫度傳感器801?？刂茍?zhí) 行單元9中執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括高壓三通換向閥V31和低壓三通換向閥V32。上述混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)的控制方法是根據(jù)制冷機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)采取相應(yīng)控制措施， 使制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行模式。如制冷機(jī)系統(tǒng)首先實(shí)現(xiàn)某一溫度制冷，此時(shí)為降溫工況， 則制冷系統(tǒng)中高壓三通換向閥V31和低壓三通換向閥V32均接通制冷回路Cl，制冷劑 在C1回路中流動(dòng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)降溫。蒸發(fā)器出口溫度逐漸降低，最終至設(shè)定溫度，如T1， 此時(shí)若需要控制蒸發(fā)器溫度以T1為設(shè)定值，在一定允許控制回差T1土DT內(nèi)波動(dòng)，則系 統(tǒng)進(jìn)行受控運(yùn)行工況，此時(shí)控制單元根據(jù)蒸發(fā)器出口溫度801值，交替改變控制高壓三 通換向閥V31和低壓三通換向閥V32的流向?qū)崿F(xiàn)制冷劑在Cl和C2回路中交替運(yùn)行， 實(shí)現(xiàn)溫度控制。當(dāng)控制單元控制高壓三通換向閥V31和低壓三通換向閥V32連通加熱回 路C2時(shí)，系統(tǒng)通過制冷劑帶動(dòng)蓄存熱量對(duì)蒸發(fā)器加熱。當(dāng)制冷系統(tǒng)在T1運(yùn)行一段時(shí)間后，蒸發(fā)器上會(huì)結(jié)霜(具體與運(yùn)行環(huán)境有關(guān))，制冷 系統(tǒng)需要除霜，則此時(shí)控制單元控制高壓三通換向閥V31和低壓三通換向閥V32連通加
熱回路C2，系統(tǒng)中制冷劑運(yùn)行在C2回路，蓄存在蓄熱器中的熱量由制冷劑經(jīng)過加熱回 路C2帶到蒸發(fā)器，則蒸發(fā)器溫度會(huì)逐漸上升，高于結(jié)霜溫度，實(shí)現(xiàn)除霜功能。在上述公開信息中，所述高壓加熱控制閥Vll和低壓加熱控制閥V12可以是電磁閥， 所述流量控制元件VFL可以是毛細(xì)管，也可以是其他可以可控變通量元件(如可變通量 節(jié)流閥)。另外，本專利申請中對(duì)制冷系統(tǒng)中回?zé)釗Q熱器單元的形式不作具體限定，可以 是一個(gè)回?zé)釗Q熱器，也可以是多個(gè)換熱器組合，還可以是具有相分離器的回?zé)釗Q熱單元， 等等。本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解并且承認(rèn)，采用不同具體形式的閥門或元件和控制 方式，以及不同回?zé)釗Q熱器單元形式等均應(yīng)是在本發(fā)明基本思想范圍內(nèi)的，并不會(huì)影響 本發(fā)明的精神和權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求
1、一種蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、潤滑油分離器(3)、后冷卻器(4)、回?zé)釗Q熱器單元(5)、節(jié)流制冷元件(6)、蒸發(fā)器單元(7)、控制單元(8)和控制執(zhí)行單元組(9)；所述控制執(zhí)行單元組(9)包括一個(gè)高壓三通管道(ST1)、高壓加熱控制閥(V11)、高壓加熱管道(HRD)、高壓制冷控制閥(V21)、低壓三通管道(ST2)、低壓加熱控制閥(V12)、低壓加熱管道(LRD)以及低壓制冷控制閥(V22)；其特征在于，還包括一蓄熱器(2)；該混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)連接方式是壓縮機(jī)(1)出口連接蓄熱器(2)入口，蓄熱器(2)出口連接潤滑油分離器(3)，潤滑油分離器(3)出口連接高壓三通管道(ST1)入口，高壓三通管道(ST1)出口分別連接高壓加熱控制閥(V11)和高壓制冷控制閥(V21)，高壓制冷控制閥(V21)連接后冷卻器(4)，后冷卻器(4)出口連接回?zé)釗Q熱器單元(5)的高壓入口(HHI)，回?zé)釗Q熱器單元(5)的高壓出口(HHO)連接節(jié)流制冷元件(6)，節(jié)流制冷元件(6)連接蒸發(fā)器單元(7)入口，蒸發(fā)器單元(7)出口連接回?zé)釗Q熱器單元(5)的低壓入口(HLI)，然后回?zé)釗Q熱器單元(5)的低壓出口(HLO)連接低壓制冷控制閥(V22)，然后連接低壓三通管道(ST2)入口，低壓三通管道(ST2)的出口連接壓縮機(jī)入口；高壓加熱控制閥(V11)通過高壓加熱管道(HRD)連接蒸發(fā)器單元(7)入口；低壓加熱控制閥(V12)通過低壓加熱管道(LRD)連接蒸發(fā)器單元(7)出口；上述連接形成制冷回路(C1)和加熱回路(C2)；所述制冷回路(C1)由壓縮機(jī)(1)、蓄熱器(2)、潤滑油分離器(3)、后冷卻器(4)、回?zé)釗Q熱器單元(5)、節(jié)流制冷元件(6)和蒸發(fā)器單元(7)組成；所述加熱回路(C2)由壓縮機(jī)(1)、蓄熱器(2)、潤滑油分離器(3)、高壓加熱管道(HRD)、蒸發(fā)器單元(7)、低壓加熱管道(LRD)組成；所述控制單元(8)的輸入?yún)?shù)為制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度值(801)；所述控制單元(8)的輸出參數(shù)為控制執(zhí)行單元組(9)內(nèi)各控閥門的開啟/關(guān)閉指令；該混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)變工況運(yùn)行如下1)對(duì)于制冷工況高壓制冷控制閥(V21)和低壓制冷控制閥(V22)呈開啟態(tài)，同時(shí)，高壓加熱控制閥(V11)和低壓加熱控制閥(V12)呈關(guān)閉態(tài)，制冷系統(tǒng)運(yùn)行于制冷回路(C1)；2)對(duì)于加熱除霜工況高壓制冷控制閥(V21)和低壓制冷控制閥(V22)呈開啟態(tài)，同時(shí)，高壓加熱控制閥(V11)和低壓加熱控制閥(V12)呈關(guān)閉態(tài)，制冷系統(tǒng)運(yùn)行于加熱回路(C2)；3)對(duì)于受控運(yùn)行工況控制單元(8)根據(jù)輸入蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)交替開啟制冷控制閥門組和加熱控制閥門組，所述制冷控制閥門組由高壓制冷控制閥(V21)和低壓制冷控制閥(V22)組成；高壓加熱控制閥由高壓加熱控制閥(V11)和低壓加熱控制閥(V12)組成；制冷系統(tǒng)交替運(yùn)行于制冷回路(C1)和加熱回路(C2)，以使蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)變化在設(shè)定范圍內(nèi)蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)高于設(shè)定值時(shí)，開啟制冷控制閥門組，同時(shí)關(guān)閉加熱控制閥門組，系統(tǒng)運(yùn)行于制冷工況；蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)低于設(shè)定值時(shí)，開啟加熱控制閥門組，同時(shí)關(guān)閉制冷控制閥門組，系統(tǒng)運(yùn)行于加熱工況。
2、按照權(quán)利要求1所述的蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特征在 于，所述的控制執(zhí)行單元組(9)中的高壓三通(ST1)、高壓加熱控制閥門(VII)和高 壓制冷控制閥門(V21)由一個(gè)高壓三通換向閥門(V31)替代；低壓三通(ST2)、低壓 加熱控制閥門(V12)和低壓制冷控制閥門(V22)由一個(gè)低壓三通換向閥門(V32)替 代；所述混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)的變工況運(yùn)行如下1) 對(duì)于制冷工況高壓三通換向閥(V31)接通制冷回路(Cl)，同時(shí)高壓三通換向閥(V31)與加熱 回路(C2)斷開；同時(shí)，低壓三通換向閥(V32)接通制冷環(huán)路(Cl)，同時(shí)低壓三通換 向閥(V32)與加熱回路(C2)斷開；2) 對(duì)于加熱除霜工況高壓三通換向閥(V31)接通加熱回路(C2)，同時(shí)高壓三通換向閥(V31)與制冷 回路(Cl)斷開；同時(shí)，低壓三通換向閥(V32)接通加熱環(huán)路(C2)，同時(shí)低壓三通換 向閥(V32)與制冷回路(Cl)斷開；3) 對(duì)于受控運(yùn)行工況控制單元(8)根據(jù)輸入蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)交替變換高壓三通換向 閥(V31)和低壓三通換向閥門(V32)的流向，即交替連通制冷回路(Cl)和加熱回路 (C2)，以使蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)變化在設(shè)定范圍內(nèi)蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)高于設(shè)定值時(shí)，連通制冷回路(Cl)，系統(tǒng)運(yùn)行 在制冷工況；蒸發(fā)器單元(7)的出口溫度(801)低于設(shè)定值時(shí)，連通加熱回路(C2)，系統(tǒng)運(yùn)行 在加熱工況。
3、按照權(quán)利要求1或2所述的蓄熱除霜或控溫的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)，其特 征在于，所述連通的蒸發(fā)器單元(7)與低壓三通(ST2)或低壓三通換向閥(V32)的 低壓加熱管道(LRD)上串接入一個(gè)流量控制元件(VFL)，以控制加熱運(yùn)行工況的壓縮 機(jī)流量，使壓縮機(jī)工作在正常壓力范圍內(nèi)。
全文摘要
一種利用蓄存壓縮熱來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器除霜或變溫控制的混合工質(zhì)深冷節(jié)流制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、蓄熱器、潤滑油分離器、后冷卻器、回?zé)釗Q熱器單元、節(jié)流制冷元件、蒸發(fā)器單元、控制單元和控制執(zhí)行單元組；所述控制執(zhí)行單元組包括可控加熱閥門組和可控制冷閥門組，可實(shí)現(xiàn)制冷和加熱的可控運(yùn)行；對(duì)應(yīng)于深冷混合工質(zhì)節(jié)流制冷系統(tǒng)不同運(yùn)行工況，該控制方法根據(jù)預(yù)先設(shè)定值與輸入?yún)?shù)的比較，通過控制可控閥門的開閉或流向的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器的制冷和加熱，以滿足不同工況要求的控制。該系統(tǒng)能夠利用蓄存壓縮熱量實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的除霜和變溫控制可以無需外加加熱源，減小系統(tǒng)能耗。
文檔編號(hào)F25B47/02GK101398242SQ20071012240
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者公茂瓊, 吳劍峰 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所