[发明专利]蒸发器制冷剂饱和即时除霜

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年7月1日提交的名为“Evaporator Refrigerant Saturation Demand Defrost”的美国临时专利申请No. 61/360,651的优先权。该申请的内容以引用的方式全部结合到本文中。

技术领域

本发明总体上涉及制冷系统，且更具体地涉及制冷剂蒸汽压缩系统蒸发器盘管除霜控制，且更具体地涉及响应于返回空气温度与蒸发器制冷剂饱和温度之间的差而即时启动蒸发器盘管的除霜循环。

背景技术

制冷剂蒸汽压缩系统是本领域公知的，并且通常用于调节待被供应到住宅、办公建筑、医院、学校、餐馆或其他设施内的气候受控舒适区域的空气。制冷剂蒸汽压缩系统还通常用于制冷被供应到陈列柜、零售店、冷柜、冷冻室以及商业机构的其他易腐烂/冷冻产品存储区域的空气。制冷剂蒸汽压缩系统还通常用于运输制冷系统中，用于制冷被供应到用于运输由载货车、火车、船舶或联合运输来运输的易腐烂/冷冻物品的载货车、挂车、集装箱等的温度受控货物空间的空气。

制冷剂蒸汽压缩系统通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置。这些基本部件由制冷剂管线互连在封闭制冷剂回路中，所述制冷剂管线根据已知的制冷剂蒸汽压缩循环被设置。膨胀装置相对于制冷剂流设置在蒸发器上游并且在冷凝器下游。蒸发器包括热交换器，所述热交换器通常是带翅片或不带翅片的热交换管盘，流过制冷剂回路的制冷剂通过热交换管盘与从温度受控空间被抽吸并且循环回到该温度受控空间的空气成热交换关系。由于温度受控空间内的空气将不同程度地包含湿气，而不管气候受控的是空气调节房间、制冷陈列柜或温度受控运输货箱，并且由于流过蒸发器热交换管盘的制冷剂的温度可能降至低于水的凝点，因此在一些应用中并且在一定操作状况下，在热交换盘管上流动的空气中的湿气将冷凝在管盘的热交换表面上并且形成霜。当霜在该系统的冷却模式操作中积聚一定时间后，霜会积聚在管盘的热交换表面上，从而不利地影响传热性能并且限制管盘上的空气流。

因此，常规实践是在冷却模式中定期地中断系统操作并且进入除霜模式，其中积聚的霜从蒸发器管盘被融掉。通过将通过制冷剂回路的制冷剂流反向以便将受热的制冷剂（通常是热制冷剂蒸汽）循环通过蒸发器热交换器，可完成除霜循环。通过启动与蒸发器热交换管盘可操作地相关的用于加热管盘的一个或多个电阻加热器，也可完成该除霜。

在操作制冷剂蒸汽压缩系统中，知晓何时中断冷却循环以启动除霜循环对于以最有效的方式操作该制冷剂蒸汽压缩系统来说是重要的。在以冷却模式操作的指定时间间隔期满时启动除霜循环是简单但不太有效的控制方法。美国专利No. 6,205,800公开了一种即时除霜的方法，这通过在制冷装置的制冷壳体内的感测空气温度与由安装在蒸发器管盘上或设置在蒸发器管盘内的制冷剂温度传感器感测到的制冷剂温度之间的差大于或等于除霜阈值的情况下启动用于从制冷装置的蒸发器移除冷凝物的除霜例程来实现。美国专利No. 6,318,095公开了通过连续地监测户外盘管温度与户外空气温度之间的差并且在该差超过目标值时启动除霜循环来控制针对可逆热泵的户外盘管除霜循环。

结合运输制冷系统使用的制冷剂蒸汽压缩系统通常经受更苛刻的操作状况，这是由宽范围的制冷负载状况和宽范围的户外大气状况引起的，在该户外大气状况下，制冷剂蒸汽压缩系统必须操作以将产品保持在货物空间内处于期望温度下。制冷剂蒸汽压缩系统必须不仅具有快速地降下在大气温度下被装载到货物空间中的产品的温度的足够能力，而且还应当在整个负载范围内（包括当在运输期间保持稳定的产品温度时的低负载下）有效地操作能量。

在首先装载产品之后，运输货箱内的空气可能具有尤其高的湿气水平，因此在当需要最大冷却能力以尽可能快地降下产品温度时在降温期间霜形成可能是尤其麻烦的。霜过量地积聚在蒸发器管盘上导致降低的传热，从而延长降温所需的时间。当前用于载货车挂车应用中的用于控制启动除霜循环的常见方法依赖于差压开关，只要蒸发器管盘上的空气侧压降超过预设阈值，该差压开关就触发除霜循环。