用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一工作流體冷卻至一由用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，該系統(tǒng)包含有一具有一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器(例如毛細(xì)管)、一蒸發(fā)器及一冷卻劑的冷卻裝置以及一控制器，壓縮機(jī)的馬達(dá)與一變頻器電性連接，冷凝器具有一幫助冷卻劑散熱的風(fēng)扇，工作流體與蒸發(fā)器內(nèi)的冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻，控制器接收多個系統(tǒng)參數(shù)并據(jù)以控制壓縮機(jī)馬達(dá)及冷凝器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，各系統(tǒng)參數(shù)選擇性地包含目標(biāo)溫度、蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度、工作流體的流量、壓縮機(jī)的入口及出口壓力，以及工作流體流經(jīng)蒸發(fā)器后的溫度。由此達(dá)到準(zhǔn)確地且均勻地控制待測物的溫度。
【專利說明】
用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明與溫度控制系統(tǒng)有關(guān)，特別是指一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子元件或其組成的電子裝置(例如芯片、集成電路、印刷電路等等)在進(jìn)行檢測時，待測物的耐受溫度通常為相當(dāng)重要的檢測項(xiàng)目，即需檢測待測物在某一特定溫度范圍內(nèi)是否能正常運(yùn)作?？上攵?，在前述檢測過程中，需利用一溫度控制系統(tǒng)盡可能地將待測物的溫度準(zhǔn)確地控制到設(shè)定的溫度。
[0003]習(xí)用的一種溫度控制系統(tǒng)是通過一溫度可調(diào)整的探測頭直接接觸位于檢測座上的待測物而控制其溫度，然而，由于待測物僅有單面(通常為頂面)受到探測頭接觸，此種溫度控制系統(tǒng)容易使待測物溫度不均勻。
[0004]習(xí)用的另一種溫度控制系統(tǒng)提供一溫度可調(diào)整的氣流，并將該氣流導(dǎo)引至待測物周圍而改變其溫度，此種溫度控制系統(tǒng)容易使待測物溫度均勻，并可通過一設(shè)置于鄰近該待測物處的溫度傳感器感測該氣流的溫度，以回饋控制該氣流的溫度而產(chǎn)生穩(wěn)定且良好的溫度控制效果。然而，此種溫度控制系統(tǒng)是通過一采用交流電的冷卻裝置冷卻工作流體，并持續(xù)以50或60Hz的電源為該冷卻裝置供電(一般均無監(jiān)測任何參數(shù)，即使有監(jiān)測也無法做出變更)，因此常會有輸出制冷量大于所需制冷量的情況而造成能源浪費(fèi)。舉例而言，系統(tǒng)在60Hz下可輸出-60度的工作流體，設(shè)定工作溫度只需-20度時，只能靠一加熱器來提升溫度，此為非常牦能的做法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于冷卻工作流體(氣體或液體)的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其能將工作流體準(zhǔn)確地冷卻至目標(biāo)溫度，以通過該工作流體而準(zhǔn)確地且均勻地控制待測物的溫度，或應(yīng)用于其他需要準(zhǔn)確溫度的工作流體的程序或系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一流體管路內(nèi)的工作流體冷卻至一目標(biāo)溫度;其特征在于所述適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)包含有:一冷卻裝置，包含有一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風(fēng)扇，所述馬達(dá)與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發(fā)器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻；一控制器，具有分別用于接收多個系統(tǒng)參數(shù)的多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接的第一輸出埠，所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號；其中，各所述系統(tǒng)參數(shù)包含有所述目標(biāo)溫度、所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度、所述工作流體在流體管路內(nèi)的流量，以及所述壓縮機(jī)的入口壓力及出口壓力。
[0007]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述控制器具有一與所述冷凝器的風(fēng)扇電性連接的第二輸出埠，所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第二輸出埠送出控制所述冷凝器風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的信號。
[0008]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器后的溫度。
[0009]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機(jī)入口的溫度。
[0010]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機(jī)出口的溫度。
[0011]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述壓縮機(jī)的馬達(dá)的電流。
[0012]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體送入所述冷卻裝置時的溫度。
[0013]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述冷凝器出口的溫度。
[0014]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有周圍的環(huán)境溫度。
[0015]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有周圍的環(huán)境濕度。
[0016]更包含有一功率因素校正器，用于與一電源電性連接并電性連接于與所述壓縮機(jī)馬達(dá)電性連接的變頻器。
[0017]所述冷卻裝置更包含有至少一附加冷凝器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0018]所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0019]所述工作流體在所述流體管路內(nèi)為先流經(jīng)所述至少一附加冷凝器再流經(jīng)所述蒸發(fā)器。
[0020]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供另一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，包含有一冷卻裝置，包含有一壓縮機(jī)、一冷凝器、至少一附加冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風(fēng)扇，所述馬達(dá)與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發(fā)器以及所述至少一附加冷凝器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻；一控制器，具有多個輸入埠以及一與所述變頻器電性連接并用于送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號的第一輸出埠。
[0021]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，供所述冷卻劑于所述第一管路及所述第二管路中循環(huán)流動，所述工作流體同時與所述第一管路及所述第二管路中的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換。
[0022]所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑經(jīng)由所述第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑經(jīng)由所述第二管路流入所述壓縮機(jī)。
[0023]所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0024]所述第二附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑由所述相分離器流出后未流經(jīng)所述附加膨脹器的部分經(jīng)由所述第二附加冷凝器的第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑流過所述附加膨脹器的部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器的第二管路進(jìn)而回流至所述壓縮機(jī)。
[0025]所述控制器的多個輸入埠接收多個系統(tǒng)參數(shù)，而所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號，各所述系統(tǒng)參數(shù)包含有所述目標(biāo)溫度，以及所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度。
[0026]各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體于流體管路內(nèi)的流量、所述壓縮機(jī)的入口壓力及出口壓力，或所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器后的溫度。
[0027]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供另一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一工作流體冷卻至一目標(biāo)溫度，所述適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)包含有:一冷卻裝置，用于冷卻所述工作流體，所述冷卻裝置包含有一蒸發(fā)器、一具有一馬達(dá)的壓縮機(jī)，以及一依據(jù)所述目標(biāo)溫度及所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度而控制所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速的變頻器;一功率因素校正器，與所述變頻器電性連接，用于接收交流電并輸出直流電至所述變頻器。
[0028]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過各系統(tǒng)參數(shù)，控制器能依據(jù)適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)當(dāng)下的狀態(tài)而調(diào)整壓縮機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速以及冷凝器的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，進(jìn)而將工作流體準(zhǔn)確地冷卻至目標(biāo)溫度，使得工作流體能被導(dǎo)引至一待測物并用于準(zhǔn)確地且均勻地控制待測物的溫度，或者本發(fā)明的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)可應(yīng)用于其他需要準(zhǔn)確溫度的工作流體的程序或系統(tǒng)。如此一來，本發(fā)明可提高冷卻裝置輸出工作流體溫度的穩(wěn)定性、提高能源使用效率以避免浪費(fèi)能源、在更短的時間內(nèi)達(dá)到所需溫度、保護(hù)壓縮機(jī)以避免其溫度和壓力超出安全操作范圍，以及穩(wěn)定運(yùn)行在很寬的輸入交流電壓和頻率范圍。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明一第一較佳實(shí)施例所提供的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖；
[0030]圖2是本發(fā)明該第一較佳實(shí)施例所提供的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)的一冷卻裝置、一工作流體、一流體管路及一待測物的示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明一第二較佳實(shí)施例所提供的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)的一冷卻裝置、一工作流體及一流體管路的示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明一第三較佳實(shí)施例所提供的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)的一冷卻裝置、一工作流體及一流體管路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]現(xiàn)舉以下實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、組裝、使用方式及功效進(jìn)行詳細(xì)說明。然而，本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)能了解，這些詳細(xì)說明以及實(shí)施本發(fā)明所列舉的特定實(shí)施例，僅用于說明本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的專利申請范圍。而本發(fā)明領(lǐng)域中具有通常技藝者所了解的其他實(shí)施例(包含并未提供此文中所提及的所有優(yōu)點(diǎn)及特征的實(shí)施例)也應(yīng)落在本發(fā)明的范疇中。
[0034]如圖1、圖2所示，本發(fā)明一第一較佳實(shí)施例所提供的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10主要包含有一冷卻裝置20，以及一控制器30。適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10可(但不限于)更包含有一功率因素校正器40(power factor corrector;簡稱PFC)，通過功率因素校正器40，冷卻裝置20與一電源50電性連接。
[0035]適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10用于將一流體管路70內(nèi)即將被導(dǎo)引至一待測物80的工作流體60(可以是氣體或液體)冷卻至一由用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，換言之，工作流體60受適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10冷卻后，用于調(diào)整待測物80的溫度。然而，本發(fā)明的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)并不限于用于冷卻待測物，也可應(yīng)用于其他需要準(zhǔn)確溫度的工作流體的程序或系統(tǒng)。
[0036]冷卻裝置20類同于習(xí)知冷凍空調(diào)系統(tǒng)基本原理，主要包含有一壓縮機(jī)21、一冷凝器22、一膨脹器23、一蒸發(fā)器24、一依序循環(huán)流經(jīng)壓縮機(jī)21、冷凝器22、膨脹器23及蒸發(fā)器24的冷卻劑25，以及二變頻器26、27。冷卻劑25可依據(jù)使用需求采用任一市售的冷卻劑，或混合兩種以上市售的冷卻劑。
[0037]壓縮機(jī)21具有一與變頻器26電性連接的馬達(dá)212，變頻器26能控制馬達(dá)212的轉(zhuǎn)速。在本實(shí)施例中，變頻器26通過功率因素校正器40與電源50電性連接，功率因素校正器40可采用市售的具功率因素校正功能的集成電路，功率因素校正器40可接收具有大電壓范圍的交流電，并可在一大頻率范圍運(yùn)行，并可輸出固定電壓的直流電。電源50可以是全球主要使用地區(qū)的市電，功率因素校正器40可接收電源50提供的交流電，并輸出直流電至變頻器26，進(jìn)而驅(qū)動馬達(dá)212。
[0038]壓縮機(jī)21以馬達(dá)212為動力將低溫低壓的氣態(tài)冷卻劑25壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷卻劑25，并提供動力而使冷卻劑25循環(huán)流動。冷凝器22利用冷卻介質(zhì)(通常為空氣)使高溫高壓的氣態(tài)冷卻劑25散熱而冷卻成為中溫高壓的液態(tài)冷卻劑25，且冷凝器22具有一幫助冷卻劑25散熱的風(fēng)扇222。膨脹器23(例如毛細(xì)管)用于將中溫高壓的液態(tài)冷卻劑25降壓成中溫低壓的液態(tài)冷卻劑25，使得冷卻劑25可在流經(jīng)蒸發(fā)器24時吸熱并蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)冷卻劑25。工作流體60在流體管路70內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器24時會與蒸發(fā)器24內(nèi)的冷卻劑25進(jìn)行熱交換而冷卻。
[0039]控制器30具有一第一輸出埠31、一第二輸出埠32，以及多個輸入埠33，第一輸出埠31與變頻器26電性連接，第二輸出埠32與變頻器27電性連接，各輸入埠33分別用于接收多個系統(tǒng)參數(shù)，控制器30依據(jù)各系統(tǒng)參數(shù)由第一輸出埠31送出控制馬達(dá)212轉(zhuǎn)速的信號并由第二輸出埠32送出控制風(fēng)扇222轉(zhuǎn)速的信號。冷卻裝置20也可不設(shè)有變頻器27，只要風(fēng)扇222采用具有多段轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇即可。值得一提的是控制器30可配置于變頻器26及/或變頻器27內(nèi)。
[0040]各系統(tǒng)參數(shù)可選擇性地包含有用戶所設(shè)定的目標(biāo)溫度、蒸發(fā)器24的內(nèi)部溫度、工作流體60在流體管路70內(nèi)的流量，以及壓縮機(jī)21的入口壓力及出口壓力。適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10采用的系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)量取決于系統(tǒng)10的實(shí)際使用需求，可較前述的系統(tǒng)參數(shù)更多或更少，且不限于前述的系統(tǒng)參數(shù)。通過各系統(tǒng)參數(shù)，控制器30能依據(jù)適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10當(dāng)下的狀態(tài)而調(diào)整壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速以及冷凝器22的風(fēng)扇222的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而將工作流體60準(zhǔn)確地冷卻至目標(biāo)溫度，使得工作流體能用于準(zhǔn)確地且均勻地控制待測物80的溫度。以下將詳述前述各系統(tǒng)參數(shù)與工作流體溫度的關(guān)聯(lián)。
[0041]目標(biāo)溫度為系統(tǒng)需要輸出至待測物80的工作流體溫度，冷卻裝置20若可輸出接近目標(biāo)溫度的工作流體，后續(xù)再通過一加熱器(圖中未示)調(diào)整工作流體溫度時則僅需小幅度地改變工作流體溫度，如此將可降低加熱器的能量消牦。最佳狀態(tài)為冷卻裝置20輸出的工作流體溫度在傳輸損牦后盡可能接近且低于目標(biāo)溫度，再靠加熱器加熱調(diào)整至目標(biāo)溫度。
[0042]蒸發(fā)器24為工作流體主要進(jìn)行熱交換的地方，一般而言，工作流體流經(jīng)蒸發(fā)器24后可達(dá)到接近蒸發(fā)器24的溫度，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度)，若目標(biāo)溫度低于蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度時，通常需加快壓縮機(jī)21的馬達(dá)212的轉(zhuǎn)速及冷凝器22的風(fēng)扇222的轉(zhuǎn)速;反之則相反。
[0043]當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定溫度輸出狀態(tài)時，若加大工作流體的流量，因?yàn)檎舭l(fā)器24能從工作流體帶走的熱仍為一定，將造成輸出溫度上升，此時若需維持相同輸出溫度，一般可加快壓縮機(jī)21的馬達(dá)212的轉(zhuǎn)速;反之則相反。故系統(tǒng)的控制包括此參數(shù)(工作流體的流量)時，有助于在工作流體的流量變更時，同步變更壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速及冷凝器22的風(fēng)扇222的轉(zhuǎn)速，以快速達(dá)到到目標(biāo)溫度。
[0044]在冷卻裝置20啟動時，通常壓縮機(jī)21的入口壓力與出口壓力相當(dāng)接近，因壓縮機(jī)21有一定的壓縮比，此時的較大入口壓力會對壓縮機(jī)21造成很大的負(fù)載，故啟動時壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速不能太高，待壓縮機(jī)21的入口壓力降低至一定數(shù)值后，才可再增加壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(壓縮機(jī)的入口壓力)，以免系統(tǒng)啟動時造成壓縮機(jī)21過載。
[0045]—般在壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速增加時，可提高冷卻效率及得到較低的輸出溫度，但冷卻裝置因安全性考慮而會有最高壓力的限制(通常超過最高壓力時系統(tǒng)會自動斷電)，所以在提高壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速時需注意壓縮機(jī)的出口壓力，一般每增加一定轉(zhuǎn)速后需等待一段時間，至壓力穩(wěn)定后或低于某一數(shù)值后再提高轉(zhuǎn)速，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(壓縮機(jī)的出口壓力)，以在不超出安全工作壓力的下快速得到較低的輸出溫度。
[0046]在不同工作流體流量之下，目標(biāo)溫度與工作流體因流經(jīng)蒸發(fā)器24而冷卻后的溫度存在一定的溫差，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(工作流體在流體管路內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器后的溫度)，使得工作流體在傳送至待測物80時的溫度很接近目標(biāo)溫度。
[0047]除了前述的系統(tǒng)參數(shù)，控制器30的輸入埠33更可(但不限于)接收其他系統(tǒng)參數(shù)，以更準(zhǔn)確地控制工作流體60的溫度，各系統(tǒng)參數(shù)可包含有工作流體60在流體管路70內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器24后的溫度(例如在圖2所示的一感測位置72所測得工作流體60的溫度)、冷卻劑25在壓縮機(jī)21入口的溫度、冷卻劑25在壓縮機(jī)21出口的溫度、壓縮機(jī)21的馬達(dá)212的電流、工作流體60送入冷卻裝置20時的溫度、冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度，以及周圍的環(huán)境溫度及濕度。此外，前述各種系統(tǒng)參數(shù)可利用設(shè)置在系統(tǒng)中各種市售的溫度、壓力、濕度、流量等傳感器進(jìn)行實(shí)際測量而取得。以下將詳述前述的系統(tǒng)參數(shù)與工作流體溫度的關(guān)聯(lián)。
[0048]冷卻劑25在壓縮機(jī)21入口的溫度若太低，可能會造成液壓縮，進(jìn)而影響壓縮機(jī)的壽命，在壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高時，溫度通常會降低，所以在進(jìn)行快速降溫的過程(壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高時)需注意此參數(shù)(冷卻劑25在壓縮機(jī)21入口的溫度)，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)。
[0049]冷卻劑25在壓縮機(jī)21出口的溫度若太高，壓縮機(jī)可能會有散熱不良的問題，甚至自行斷電保護(hù)，一般在高轉(zhuǎn)速下可能會有此問題，為了使冷卻裝置20的壓縮機(jī)21可高速運(yùn)轉(zhuǎn)又不會有溫度過高的問題，系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(冷卻劑25在壓縮機(jī)21出口的溫度)。
[0050]冷卻裝置20運(yùn)轉(zhuǎn)時需注意壓縮機(jī)21的馬達(dá)212的電流不可超出額定值以免系統(tǒng)過載，為了使壓縮機(jī)馬達(dá)及冷凝器風(fēng)扇可快速運(yùn)轉(zhuǎn)又要避免電流過載，系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(壓縮機(jī)21的馬達(dá)212的電流)。
[0051 ]工作流體送入冷卻裝置20時的溫度可能會影響工作流體的輸出溫度，一般若送入的溫度提高，則輸出溫度也會提高；反之則相反。若系統(tǒng)的控制包括此參數(shù)(工作流體送入冷卻裝置20時的溫度)，則在此溫度有變化時，壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速可立即對應(yīng)調(diào)整，也就是，當(dāng)工作流體的輸入溫度增加，馬達(dá)轉(zhuǎn)速加快;反之則相反。
[0052]冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度較低時，表示冷卻劑處于過冷狀態(tài)，進(jìn)到蒸發(fā)器24后可帶走較多的熱量，若系統(tǒng)的控制包括此參數(shù)(冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度)，即可快速對應(yīng)調(diào)整，例如，冷凝器出口溫度降低已可帶走較多的熱量，此時壓縮機(jī)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可略為降低。
[0053]系統(tǒng)周遭的環(huán)境溫度若降低，冷凝器22的熱交換程度較好，冷卻劑流經(jīng)冷凝器22后可冷卻至較低溫度，因此進(jìn)到蒸發(fā)器24后可帶走較多的熱量，若系統(tǒng)的控制包括此參數(shù)(周圍的環(huán)境溫度)，可快速調(diào)整對應(yīng)，例如，環(huán)境溫度降低時，壓縮機(jī)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可略為降低。
[0054]綜上所述，本發(fā)明不但可將工作流體準(zhǔn)確地冷卻至目標(biāo)溫度，使得工作流體能用于準(zhǔn)確地且均勻地控制待測物的溫度，更可提高冷卻裝置輸出工作流體溫度的穩(wěn)定性、提高能源使用效率以避免浪費(fèi)能源、在更短的時間內(nèi)達(dá)到所需溫度、保護(hù)壓縮機(jī)以避免其溫度和壓力超出安全操作范圍，以及穩(wěn)定運(yùn)行在很寬的輸入交流電壓和頻率范圍。
[0055]請參閱圖3，本發(fā)明一第二較佳實(shí)施例所提供的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)類同于前述第一較佳實(shí)施例的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10，但本實(shí)施例的冷卻裝置20’更包含有一具有雙重管路設(shè)計的附加冷凝器91，且可選擇性地使用包含超過一種氣態(tài)冷卻劑的混合冷卻劑。氣態(tài)冷卻劑25A在壓縮機(jī)21內(nèi)受到壓縮后先流經(jīng)冷凝器22，在冷凝器22內(nèi)，氣體的壓縮熱被吸收，因此部分或全部的氣態(tài)冷卻劑25A產(chǎn)生冷凝作用。然后，冷卻劑25A流過附加冷凝器91的一第一管路911，且在流經(jīng)膨脹器23之后，再流入蒸發(fā)器24，壓縮的冷卻劑在蒸發(fā)器24內(nèi)膨脹并因此而吸收熱能。由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑25B經(jīng)由附加冷凝器91的一第二管路912回流至壓縮機(jī)21，同時冷卻劑25B因仍處于接近蒸發(fā)器溫度的低溫，因此更有助于流經(jīng)附加冷凝器91的第一管路911的氣態(tài)冷卻劑25A的冷凝作用。
[0056]由此，附加冷凝器91可將經(jīng)由冷凝器22冷卻的冷卻劑25A再度冷卻，使得冷卻劑25A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時因溫度較低而可將工作流體60降到較低的溫度。此外，自蒸發(fā)器24回流往壓縮機(jī)21的冷卻劑25B，可在流經(jīng)附加冷凝器91的過程中，與冷卻劑25A進(jìn)行熱交換，如此不但可降低冷卻劑25A的溫度而達(dá)到更好的冷卻效果，也可將回流至壓縮機(jī)21的冷卻劑25B的溫度提高，如此將有助于冷卻劑25B中呈液態(tài)的部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，以避免壓縮機(jī)21產(chǎn)生液壓縮。
[0057]再者，工作流體60在流體管路70內(nèi)可先流經(jīng)附加冷凝器91，再流經(jīng)蒸發(fā)器24。如此一來，工作流體60可在流經(jīng)附加冷凝器91時與其中的冷卻劑25B進(jìn)行熱交換而達(dá)到預(yù)冷卻的效果，以在流經(jīng)蒸發(fā)器24時快速地降溫至所需的溫度。
[0058]請參閱圖4，本發(fā)明一第三較佳實(shí)施例所提供的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)類同于前述第一較佳實(shí)施例的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)10，但本實(shí)施例的冷卻裝置20”更包含有一第一附加冷凝器92、一具有雙重管路設(shè)計的第二附加冷凝器95、一置于第一、二附加冷凝器之間的氣液態(tài)相分離器93，以及一附加膨脹器94。本實(shí)施例可使用包含至少二種氣態(tài)冷卻劑的混合冷卻劑，其中，沸點(diǎn)最高的氣態(tài)冷卻劑可先完全冷凝并在相分離器93內(nèi)與其他冷卻劑分離，其他未冷凝的沸點(diǎn)較低的氣態(tài)冷卻劑會由相分離器的氣體出口流出并流入第二附加冷凝器95的一第一管路951。詳而言之，由壓縮機(jī)21流出的冷卻劑25A在流經(jīng)冷凝器22而冷卻后，先流經(jīng)第一附加冷凝器92再度冷卻，然后，冷卻劑25A—部分(沸點(diǎn)較高者)已轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，但另一部分(沸點(diǎn)較低者)仍為氣態(tài)，因此再經(jīng)由相分離器93將氣、液態(tài)冷卻劑25A分離。由相分離器93流出的冷卻劑25A呈氣態(tài)的部分先流經(jīng)第二附加冷凝器95的第一管路951，以再度冷卻而轉(zhuǎn)變成液態(tài)，再流經(jīng)膨脹器23(例如膨脹閥或毛細(xì)管)而降壓成低壓氣態(tài)冷卻劑，再流入蒸發(fā)器24。由相分離器93流出的冷卻劑25A呈液態(tài)的部分先流經(jīng)附加膨脹器94(例如膨脹閥或毛細(xì)管)而降壓成低壓氣態(tài)冷卻劑，再回流至第二附加冷凝器95，用于冷卻第二附加冷凝器95內(nèi)的氣態(tài)冷卻劑25A而使其變?yōu)橐簯B(tài)。換言之，由相分離器93流出的液態(tài)冷卻劑在流經(jīng)附加膨脹器94后會經(jīng)由第二附加冷凝器95的一第二管路952而以相反于第一管路951的流向回流，壓縮的冷卻劑在第二管路952內(nèi)膨脹而吸取第一管路951內(nèi)未冷凝的氣態(tài)冷卻劑的熱能，因此有助于第一管路951內(nèi)沸點(diǎn)較低的氣態(tài)冷卻劑的冷凝作用。自膨脹器23流出的冷卻劑25A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時與工作流體60進(jìn)行熱交換。由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑25B先回流至第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92，再回流至壓縮機(jī)21。
[0059]經(jīng)由各附加冷凝器92、95的再冷卻作用，本實(shí)施例的冷卻劑25A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時因溫度更低而可將工作流體60降到更低的溫度。此外，自蒸發(fā)器24回流往壓縮機(jī)21的冷卻劑25B溫度相當(dāng)?shù)?在第一附加冷凝器92內(nèi)通常在-10°C以下；在第二附加冷凝器95內(nèi)通常在-40°C以下)，可在流經(jīng)第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92時與冷卻劑25A進(jìn)行熱交換(冷卻劑25A自冷凝器22流出時通常為略高于環(huán)境溫度)，如此不但可更加降低冷卻劑25A的溫度而達(dá)到更好的冷卻效果，也可將回流至壓縮機(jī)21的冷卻劑25B的溫度提高，如此將有助于冷卻劑25B中呈液態(tài)的部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，以避免壓縮機(jī)21產(chǎn)生液壓縮。
[0060]再者，工作流體60在流體管路70內(nèi)可先流經(jīng)第一附加冷凝器92及第二附加冷凝器95，再流經(jīng)蒸發(fā)器24，如此一來，工作流體60可在流經(jīng)第一、二附加冷凝器92、95時與其中的冷卻劑25B及自附加膨脹器94回流至第二附加冷凝器95的冷卻劑進(jìn)行熱交換而達(dá)到預(yù)冷卻的效果，以在流經(jīng)蒸發(fā)器24時更快速地降溫至所需的溫度。
[0061]最后，必須再次說明，本發(fā)明在前述實(shí)施例中所揭示的構(gòu)成元件，僅為舉例說明，并非用來限制本案的專利保護(hù)范圍，其他等效元件的替代或變化，也應(yīng)被本案的專利保護(hù)范圍所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一流體管路內(nèi)的工作流體冷卻至一目標(biāo)溫度;其特征在于所述適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)包含有: 一冷卻裝置，包含有一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風(fēng)扇，所述馬達(dá)與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發(fā)器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻； 一控制器，具有分別用于接收多個系統(tǒng)參數(shù)的多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接的第一輸出埠，所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號； 其中，各所述系統(tǒng)參數(shù)包含有所述目標(biāo)溫度、所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度、所述工作流體在流體管路內(nèi)的流量，以及所述壓縮機(jī)的入口壓力及出口壓力。2.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器具有一與所述冷凝器的風(fēng)扇電性連接的第二輸出埠，所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第二輸出埠送出控制所述冷凝器風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的信號。3.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器后的溫度。4.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機(jī)入口的溫度。5.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機(jī)出口的溫度。6.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述壓縮機(jī)的馬達(dá)的電流。7.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體送入所述冷卻裝置時的溫度。8.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述冷卻劑在所述冷凝器出口的溫度。9.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有周圍的環(huán)境溫度。10.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有周圍的環(huán)境濕度。11.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:更包含有一功率因素校正器，用于與一電源電性連接并電性連接于與所述壓縮機(jī)馬達(dá)電性連接的變頻器。12.如權(quán)利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻裝置更包含有至少一附加冷凝器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。13.如權(quán)利要求12所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。14.如權(quán)利要求12所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述工作流體在所述流體管路內(nèi)為先流經(jīng)所述至少一附加冷凝器再流經(jīng)所述蒸發(fā)器。15.—種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一流體管路內(nèi)的工作流體冷卻至一目標(biāo)溫度;其特征在于所述適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)包含有: 一冷卻裝置，包含有一壓縮機(jī)、一冷凝器、至少一附加冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風(fēng)扇，所述馬達(dá)與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發(fā)器以及所述至少一附加冷凝器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻； 一控制器，具有多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接并用于送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號的第一輸出埠。16.如權(quán)利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，供所述冷卻劑于所述第一管路及所述第二管路中循環(huán)流動，所述工作流體同時與所述第一管路及所述第二管路中的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換。17.如權(quán)利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑經(jīng)由所述第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑經(jīng)由所述第二管路流入所述壓縮機(jī)。18.如權(quán)利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機(jī)流出的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。19.如權(quán)利要求18所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第二附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑由所述相分離器流出后未流經(jīng)所述附加膨脹器的部分經(jīng)由所述第二附加冷凝器的第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑流過所述附加膨脹器的部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器的第二管路進(jìn)而回流至所述壓縮機(jī)。20.如權(quán)利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器的多個輸入埠接收多個系統(tǒng)參數(shù)，而所述控制器依據(jù)各所述系統(tǒng)參數(shù)而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的信號，各所述系統(tǒng)參數(shù)包含有所述目標(biāo)溫度，以及所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度。21.如權(quán)利要求20所述的用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:各所述系統(tǒng)參數(shù)更包含有所述工作流體于流體管路內(nèi)的流量、所述壓縮機(jī)的入口壓力及出口壓力，或所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器后的溫度。22.一種用于冷卻工作流體的適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)，用于將一工作流體冷卻至一目標(biāo)溫度;其特征在于所述適應(yīng)性溫度控制系統(tǒng)包含有: 一冷卻裝置，用于冷卻所述工作流體，所述冷卻裝置包含有一蒸發(fā)器、一具有一馬達(dá)的壓縮機(jī)，以及一依據(jù)所述目標(biāo)溫度及所述蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度而控制所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速的變頻器； 一功率因素校正器，與所述變頻器電性連接，用于接收交流電并輸出直流電至所述變頻器。
【文檔編號】F25B49/02GK105890246SQ201610079327
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】克里斯塔·赫爾格·雅各, 圣彼爾·麥克·洛伊, 張盈喬, 李岳穎
【申請人】旺矽科技股份有限公司