[发明专利]带有稳定级联直接膨胀制冷系统的气候试验箱

说明书

气候试验系统包括试验箱及其制冷系统。所述制冷系统在所述高低阶之间包括高阶、低阶以及级联热交换器。低阶包括具有低阶压缩机、低阶冷凝器、低阶膨胀装置和低阶蒸发器的制冷循环。低阶蒸发器与箱处于热交换关系。高阶包括制冷循环，其具有高阶压缩机、高阶冷凝器和与低阶冷凝器处于热交换关系由此限定级联热交换器的级联热交换器蒸发器。高阶还具有在级联操作期间从高阶冷凝器向级联热交换器蒸发器供应制冷剂的第一高阶膨胀装置。高阶还包括一个或多个与试验箱处于热交换关系的附加高阶蒸发器以及一级或多级附加高阶膨胀装置，在单阶运行期间将制冷剂从高阶冷凝器供应到附加高阶蒸发器。附加高阶蒸发器与级联热交换器蒸发器连接。

技术领域

本申请涉及气候试验箱和适于冷却该试验箱的制冷系统。

背景技术

气候试验箱用于对暴露在一系列气候条件下的产品进行试验，以确定该产品在这种条件下的性能。这样的试验箱可能需要一种制冷系统，其能够实现宽范围的温度和湿度条件的，例如在试验空间中从正180摄氏度至零下73摄氏度的条件。为了实现这样的低温，已知使用由中间级联热交换器连接的具有高阶和低温级阶段的级联制冷系统。该级联换热器在高阶系统上用作蒸发器，而在低阶系统上用作冷凝器，其允许低阶在低得多的温度下运行。这样的级联制冷系统也可以通过单阶模式操作，其中高阶系统具有一个或多个附加的气候控制蒸发器，其能够向试验箱提供高阶温度冷却和/或湿度控制。低阶压缩机在单阶模式下关闭。

发明内容

在现有系统中，来自(一个或多个)附加气候控制蒸发器的处于高阶的吸入管路在级联热交换器蒸发器的出口之后布线。此外，在低负载级联运行和单阶运行期间，排放旁通阀和相关管路意在保护高阶压缩机免受过度压缩比，并且在级联热交换蒸发器的出口之后引入危险的低吸入压力。这种布置需要高度可变的冷却负载来调节和平衡放电旁路气体的热量。这会导致不必要的系统复杂性，并可能导致不必要的控制回路振荡。此外，在单阶运行期间没有制冷剂和夹带润滑剂的质量流通过级联热交换器的高阶蒸发器。这可能导致润滑剂在级联热交换器的蒸发器中记录(累积)，其可能导致高阶压缩机的过早磨损以及制冷系统控制的问题。本发明的各方面旨在克服现有系统的缺点。

根据本发明的一个方面，与这样的试验系统一起使用的气候试验系统和制冷系统包括适于在壳体内保持待测单元的试验箱和适于向箱提供冷却空气的制冷系统。所述制冷系统在所述高低阶之间具有高阶和低阶以及级联热交换器。低阶包括具有低阶压缩机、低阶冷凝器、低阶膨胀装置和低阶蒸发器的制冷循环。低阶蒸发器与壳体处于热交换关系。高阶包括制冷循环，其具有高阶压缩机、高阶冷凝器和与低阶冷凝器处于热交换关系由此限定级联热交换器的级联热交换器蒸发器。高阶还具有第一高阶膨胀装置和第二级高阶膨胀装置，第一高阶膨胀装置在级联运行期间从高阶冷凝器向级联热交换器蒸发器供应制冷剂，并且具有一个或多个附加高阶膨胀装置的一个或多个附加高阶蒸发器，在单阶操作期间将来自高阶冷凝器的制冷剂供应到附加高阶蒸发器。在单阶运行期间，连接(一个或多个)附加高阶蒸发器以供应制冷剂通过高阶联热交换器蒸发器。(一个或多个)附加高阶蒸发器与试验箱处于热交换关系。

根据本发明的一个方面，与这样的系统一起使用的气候试验系统和制冷系统包括适于在壳体内保持待测单元的试验箱和适于向试验箱提供冷却空气的制冷系统。所述制冷系统在所述高低阶之间包括高阶、低阶以及级联热交换器。低阶包括具有低阶压缩机、低阶冷凝器、低阶膨胀装置和低阶蒸发器的制冷循环。低阶蒸发器与试验箱的空气处于热交换关系。高阶包括制冷循环，其具有高阶压缩机、高阶冷凝器和与低阶冷凝器处于热交换关系，由此限定级联热交换器的级联热交换器蒸发器。高阶还具有在级联操作期间从高阶冷凝器向级联热交换器蒸发器供应制冷剂的第一高阶膨胀装置。高阶还包括一个或多个附加高阶蒸发器和一个或多个附加高阶膨胀设备，其在单阶操作期间将来自所述高阶冷凝器的制冷剂供应到附加高阶蒸发器，制冷系统至少在单阶运行和级联运行中运行。控制器在单阶操作期间而不是在级联操作期间操作附加的高阶膨胀装置。该控制器在级联操作期间操作高阶压缩机和低阶压缩机，而在单阶操作期间仅操作高阶压缩机。附加高阶蒸发器与所述高阶级联蒸发器串联连接，其中流经所述至少一个附加蒸发器的制冷剂流过高阶级联蒸发器。