專利名稱：一種制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)中制冷劑流量的自動控制。
現(xiàn)有以蒸汽壓縮式制冷原理工作的小型制冷器具如電冰箱、冷凍柜、小型空調(diào)器、去濕機等，均以固定毛細管節(jié)流的方式控制制冷劑流量和蒸發(fā)溫度，大中型制冷裝置中則采用以氣體平衡方式工作的熱力膨脹閥來控制;近期，以溫度或壓力傳感器信號經(jīng)比較放大后，通過機電熱行器件控制閥門的開啟度以調(diào)制制冷劑流量，具有較高的精度。
上述幾種方案的不足之處在于1.固定長度毛細管僅適合于單一蒸發(fā)溫度及恒定的某工作狀態(tài)，而小型制冷器具(如冷柜、窗式空調(diào)器、家用電冰箱等)在實際工作中存在a)環(huán)境溫度有很大變化，b)運行時有制冷溫度改變的要求，c)經(jīng)常工作于非穩(wěn)定狀態(tài)等情況，從而制冷效率低。2.現(xiàn)用的熱力膨脹閥加工要求高，一致性不佳從而實際工作時大多控制精度不高。3.新的電子型膨脹閥結(jié)構(gòu)復雜，成本高，難以在普及型制冷器中推廣使用。
本發(fā)明的目的是提出和設(shè)計一種成本低、控制精度較高，且能廣泛應(yīng)用于各種制冷機械的制冷劑流量自動調(diào)節(jié)裝置，從而提高制冷系統(tǒng)的工作效率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是在由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發(fā)器構(gòu)成的基本循環(huán)中，在節(jié)流用毛細管的部分長度上并聯(lián)一只電磁閥，由設(shè)在工作室的被控對象相應(yīng)部位的溫度、濕度等敏感元件給出的電信號經(jīng)比較放大后控制電磁閥打開和關(guān)閉時間的比例(下稱開關(guān)比)，從而達到控制毛細管通過制冷劑流量的目的。電磁閥的開關(guān)比可以在很寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且以1∶3至9∶3區(qū)間為優(yōu)，電磁閥的開關(guān)周期取0.3-3分鐘。敏感元件可以是溫度傳感器、濕度傳感器，也可以是壓力傳感器，但最好是直接以電信號輸出方式工作的器件。一般說來，在溫度高或濕度高或制冷劑蒸汽壓力高時，電磁閥門的開關(guān)比大些，由于閥門的并聯(lián)作用，導致制冷劑流量較大，提高了制冷設(shè)備的制冷量。一般說，閥門并聯(lián)毛細管段的長度可為整個毛細管長度的1/4～1/2。
盡管從微觀(或某個時刻上)看來制冷劑通過毛細管的傳輸量是呈脈沖狀變化的，時多時少。但宏觀上看，由于制冷機冷凝器和蒸發(fā)器中存在一定量的制冷劑液體，只要毛細管中制冷劑流動量的脈動導致冷凝器和蒸發(fā)器中制冷劑流體量變化不是太大，即可認為系統(tǒng)是相對穩(wěn)定工作的。我們只要適當調(diào)節(jié)開關(guān)的工作頻率，就可使其工作的穩(wěn)定性達到任意需要的精度，又因為敏感元件的信號輸出是依據(jù)工作現(xiàn)狀漸變的，所以電磁閥的開關(guān)比也是漸變的，它可以按任意精度跟蹤制冷機系統(tǒng)工作而使其達到最佳效果。當然，這還需要建立在我們將毛細管長、閥門開關(guān)比的變化等設(shè)計匹配得合理的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)裝置最終可使制冷系統(tǒng)快速冷卻和節(jié)電。對于中小型制冷機其毛細管的等效長度從0.6～1之間變化，其綜合節(jié)電效果為8%-40%，冷卻(凍)速度可提高20%～100%，該結(jié)構(gòu)工藝簡單，控制方便，易于實現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖及通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。


圖1為調(diào)節(jié)閥工作示意圖。
圖2為控制電磁閥的工作波形圖。
圖3為比較放大及時基電路控制電磁閥開關(guān)線路示意圖。
在圖1中，給出現(xiàn)有制冷系統(tǒng)中的四大部件，即壓縮機1，冷凝器2、毛細管3，蒸發(fā)器4。我們在毛細管3上并聯(lián)了專用電磁閥5，這就構(gòu)成了小型空調(diào)器或冷柜或單溫電冰箱的自動調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度的流程。顯然，閥門的開關(guān)導致了毛細管有效工作段的變短或變長，或制冷劑流體流量的增大、減小。
閥門開關(guān)的工作方式如圖2所示在制冷機最初啟動時，或冷凝壓力很低時(如波形A所示)閥門的開關(guān)按周期T工作，但其開啟時間為T1，關(guān)閉時間間隔為T2，且T2＝T-T1和T1＞T2，這樣一來，在一個周期T中，系統(tǒng)的當量毛細管長度比較短，通過毛細管制冷劑的流量增多，在制冷機運行至接近最低蒸發(fā)溫度時，電磁閥的啟閉情況則如波形B，此時在某一周期中(T′)，T2′＞T1′，即閥門關(guān)閉時間間隔長而開啟時間短，相對說來毛細管的當量長度拉長，制冷劑在低壓低溫下蒸發(fā)，在上述起、末的各中間點，T1逐漸減小而T2逐漸增大。只要我們合理匹配毛細管及控制器的輸出波形，就可以任意精度地使制冷系統(tǒng)工作在最佳熱力狀態(tài)下，而這正是我們的需要。實際上，我們可以實現(xiàn)電冰箱及冷柜溫度從0°～-40℃之間大范圍的跟蹤，可以使降溫速度明顯提高。在空調(diào)器中應(yīng)用本技術(shù)亦有非常明顯的效果。
由于制冷機在不同蒸發(fā)溫度時須有不同等效長度的毛細管(即不同蒸發(fā)量的制冷劑流量)時才能最有效的工作，在實際設(shè)計時，通過測定制冷溫度曲線，可以大概得到制冷劑流量曲線并推導出大致等效毛細管長度曲線，以此為依據(jù)，再根據(jù)溫度、濕度傳感器的敏感曲線再設(shè)計振蕩電路主要元件參數(shù)可以得到使制冷效率最高的控制閥開關(guān)的電路。
例1，對于普通冰箱，在冰箱剛剛啟動開始工作時開關(guān)比在3∶1(此時毛細管等效長度較短，制冷劑流量較大)然后逐漸過渡到1∶3～1∶4，(此時毛細管等效長度變長，制冷劑流量較小)，閥并聯(lián)1/3長的毛細管。
例2。對于制冷空調(diào)，在工作在較高至較低溫度時，閥的開關(guān)比從4∶1左右逐漸過渡到1∶3，閥并聯(lián)1/2毛細管長度。
例3。在用于多個工作室設(shè)置共用的自動制冷劑流量控制裝置時，如多門電冰箱，各個工作室的制冷劑蒸發(fā)溫度由相應(yīng)敏感元件(溫、濕度計等)提供信號，閥的開關(guān)比在3∶1～1∶5之間，閥并聯(lián)1/2～2/5毛細管長度。
例4。多門冰箱設(shè)置共用自動制冷劑流量控制裝置時，用CN90214430.3節(jié)能電磁閥及采用CN89211090的多門冰箱冷量匹配裝置，其它條件如上。
上述例1～例4均能采用節(jié)能電磁閥，這種閥在工作時有電流通過，保持時不耗電、不發(fā)熱、壽命長，閥的開關(guān)周期選在2分鐘左右，這樣節(jié)能效果均能在10～30%，使致冷機較快達到額定溫度。
例5。用時基電路555構(gòu)成占空比可調(diào)的振蕩電路，Vo為輸出，輸出波形如圖2所示，對應(yīng)閥的開關(guān)。R1為基準電阻，Rt為熱敏電阻，c為充放電電容，T2與R1C成正比，T1與R1C成正比，由于不同溫度時Rt阻值不同，就改變了輸出信號占空比。
這種電路經(jīng)適當高速改進即可應(yīng)用于空調(diào)器的制冷劑流量控制。
由敏感元件輸入信號與某標準值比較后控制振蕩電路輸出占空比有多種電路，此均屬常規(guī)電路，此處不能一一列出，但均沒有超出本發(fā)明所涉及的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制冷機中制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)方法，在由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發(fā)器等構(gòu)成的基本循環(huán)中，其特征是在毛細管部分長度上并聯(lián)一電磁閥，由設(shè)在工作室的被控對象相應(yīng)部位的溫、濕傳感器所產(chǎn)生的電信號經(jīng)比較放大后控制電磁閥打開和關(guān)閉時間間隔的比例，從而逐漸改變毛細管通過制冷劑的流量、電磁閥的開關(guān)比可以變化，且以1∶3至9∶3區(qū)間為優(yōu)，電磁閥的開關(guān)周期取0.3～3分鐘。
2.由權(quán)利要求1所述的自動調(diào)節(jié)方法，其特征是控制用的電磁閥選用以脈沖電流變換開關(guān)狀態(tài)，保持過程中不發(fā)熱的雙穩(wěn)態(tài)電磁閥。
3.由權(quán)利要求1或2所述的自動調(diào)節(jié)方法，其特征是對于多個工作室設(shè)置公用的本裝置，各工作室的制冷劑蒸發(fā)溫度由相應(yīng)的敏感元件提供信號。
4.由權(quán)利要求1所述的自動調(diào)節(jié)方法，其特征是在毛細管的1/3～3/5部分長度上并聯(lián)電磁閥。
5.一種制冷機中制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)裝置，包括原制冷機的基本循環(huán)、傳感器、控制驅(qū)動電路，其特征是毛細管的部分長度上并聯(lián)一電磁閥，由設(shè)在工作室被控對象相應(yīng)部位的溫、濕傳感器所產(chǎn)生的電信號輸入比較放大電路構(gòu)成的控制驅(qū)動電路，比較放大電路輸出一個與傳感器信號對應(yīng)的控制電磁閥開合時間比例的信號。
6.由權(quán)利要求5所述的制冷劑流量自動調(diào)節(jié)裝置，其特征是電磁閥采用以脈沖電流變換開關(guān)狀態(tài)，保持過程中不耗電的雙穩(wěn)態(tài)電磁閥。
7.由權(quán)利要求5或6所述的制冷劑流量自動調(diào)節(jié)裝置，其特征是控制電磁閥開關(guān)比的線路為通過比較放大電路后通過時基電路或振蕩電路輸出周期開關(guān)信號。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)中制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)方法，它是利用系統(tǒng)相關(guān)部位溫度、濕度或壓力信號的變化控制電磁閥門的開關(guān)時間比，而該電磁閥并聯(lián)于節(jié)流毛細管的其中一段上。通過該系統(tǒng)，可以準無級地自動調(diào)節(jié)制冷劑流量，使制冷系統(tǒng)始終保持高效工作狀態(tài)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，從而成本很低。
文檔編號F25B41/06GK1083204SQ9210957
公開日1994年3月2日 申請日期1992年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月18日
發(fā)明者朱日昭 申請人:朱日昭