[发明专利]优化节约型蒸气压缩系统的冷却负荷的方法和设备

说明书

发明背景

本发明一般涉及一种通过改变单级压缩机的速度而优化节约型蒸 气压缩系统的冷却负荷的方法。

蒸气压缩系统包括压缩机，热量散发热交换器，扩张设备，和热 量接收热交换器。制冷剂在该闭合的循环系统中循环。该制冷剂在高 压和高焓下通过排出端口从该压缩机排出。然后该制冷剂在高压下流 经该热量散发热交换器并向外部流体介质散发热量。然后该制冷剂流 经该扩张设备，其将制冷剂扩张到低压。在扩张之后，该制冷剂流经 热量接收热交换器并从气流中吸收热量以冷却被冷冻容器。然后该制 冷剂通过吸入口再次进入压缩机以完成循环。

通常使用节约循环来增强性能和增加蒸气压缩系统的容量和效 率。在节约循环中，制冷剂在从热量散发热交换器排出后被分成两个 流通路径。在节约流通路径中的制冷剂被扩张到中等压力并与节约热 交换器中的主流通路径中的制冷剂交换热量。该节约流通路径中的制 冷剂被注入到压缩机的节约端口。该主流通路径中的制冷剂在扩张设 备中被扩张。通过进一步冷却主流通路径中的制冷剂，减少了热量接 收热交换器的进入焓，增加了蒸气压缩系统的冷却能力。

现有的蒸气压缩系统使用了包括至少两个压缩级的固定速度多级 活塞压缩机。制冷剂被进行第一级压缩。节约流通路径中的制冷剂被 以第一级和第二级之间的中等压力注入。然后该制冷剂被进行第二级 压缩。使用多级压缩机的缺点是它很昂贵。此外，在某些工作条件下， 多级压缩机不能像单级压缩机一样好地工作。最后，由于多级压缩机 地速度是固定的，该压缩机不能被控制以配合蒸气压缩系统的负荷需 求。

因此，现有技术需要一种克服了现有技术的缺点和短处的、优化 节约的蒸气压缩系统的冷却负荷的方法。

发明概述

一种蒸气压缩系统包括单级压缩机，热量散发热交换器，扩张设 备，和热量接收热交换器。制冷剂在该闭合的蒸气压缩系统中循环。 该制冷剂在压缩机中压缩并通过吸入端口从该压缩机排出。然后该制 冷剂进入热量散发热交换器例如冷凝器或气体冷却器，并向外部流体 介质散发热量。然后该制冷剂被分入到主流通路径和节约流通路径中。 节约流通路径中的制冷剂在节约扩张设备中被扩张到中等压力，并且 与节约热交换器中的主流通路径中的制冷剂交换热量。该节约流通路 径中的制冷剂通过节约端口返回压缩机。主流通路径中的制冷剂被扩 张设备扩张。在扩张后，该制冷剂流经热量接收热交换器并从气流中 吸收热量以冷却一个被冷冻容器。然后该制冷剂通过吸入口再次进入 压缩机以完成循环。

该压缩机的速度被改变以符合蒸气压缩系统的冷却负荷需求。该 压缩机包括控制该压缩机以可变速度工作的电动机。通过调节该压缩 机的速度，可以控制制冷剂通过该蒸气压缩系统的质量流量比以高效 地冷却被冷冻容器。压缩机速度的增加会增大制冷剂的质量流量比和 热量接收热交换器冷却被冷冻容器的能力。压缩机速度的减小会减少 制冷剂的质量流量比和热量接收热交换器冷却被冷冻容器的能力。

该蒸气压缩系统包括测量被冷冻容器中的空气温度的空气温度传 感器。一个预期设定点温度被编程到微控制器中。当该空气温度传感 器检测到空气温度超过阈值温度时，微控制器会增加压缩机的速度以 增加制冷剂的质量流量比并从而增加该蒸气压缩系统的冷却能力。

当该空气温度传感器检测到空气温度在该设定点温度的预定范围 内时，微控制器会发送一个信号轻微减小压缩机的速度。这样能够微 调该蒸气压缩系统的冷却能力以防止被冷冻容器过冷却。一旦该空气 温度传感器检测到空气温度等于该设定点温度时，微控制器会发送一 个信号减慢压缩机的速度以维持该设定点温度和配合该蒸气压缩系统 的冷却负荷。

根据以下说明和附图，将会完全理解本发明的这些和其它特征。

附图说明

根据以下对于当前最优实施例的详细说明，本领域技术人员将会 清楚本发明的各个特征和优点。伴随该详细说明的附图简介如下：

图1示意性示出了应用了可变速单级压缩机的本发明的节约型蒸 气压缩系统；

图2A示意性示出了当制冷剂通过吸入端口进入压缩机内腔时的 该压缩机；

图2B示意性示出了当制冷剂通过节约端口进入压缩机内腔时的该 压缩机；

图2C示意性示出了当制冷剂通过排出端口进入压缩机内腔时的 该压缩机。

优选实施例详细说明