專利名稱：制冷系統(tǒng)的制作方法
制冷系統(tǒng)
技術領域：
本公開涉及制冷及空氣調節(jié)系統(tǒng)。更具體地說，本公開涉及具有帶有改進回油機
構的再熱回路的制冷系統(tǒng)。背景技術：
制冷系統(tǒng)被利用來控制各種將要調節(jié)的環(huán)境中的空氣溫度和濕度。典型地，制冷 劑在壓縮機中被壓縮并被輸送到排熱換熱器。眾所周知，雖然排熱換熱器是用于亞臨界應 用的冷凝器以及用于跨臨界應用的氣體冷卻器，為了簡便，其在本公開中將被稱為冷凝器。 在冷凝器中，熱量在外界環(huán)境空氣和制冷劑之間交換，從而冷卻制冷劑。制冷劑從冷凝器穿 過到達膨脹裝置，在膨脹裝置中制冷劑被膨脹到較低壓力和溫度，并隨后穿過蒸發(fā)器。在蒸 發(fā)器中，熱量在制冷劑和室內空氣之間交換，以便調節(jié)室內空氣。當制冷系統(tǒng)運行時，蒸發(fā) 器冷卻正被供給到室內環(huán)境的空氣。此外，隨著室內空氣的溫度降低，濕氣通常也從空氣中 除去。通過這種方式，空氣的濕度水平也可被控制。 在某些情況下，空氣被帶入以在調節(jié)空間中提供舒適環(huán)境的溫度水平可能需要高 于提供理想濕度水平的溫度。這類對應的溫度和濕度水平可以在不同應用間變化，并且非 常依賴環(huán)境條件和運行條件。這樣已經造成了對制冷系統(tǒng)設計者的設計挑戰(zhàn)。 一種解決這 類挑戰(zhàn)的方法是利用包括再熱換熱器的再熱回路。在許多情況下，再熱換熱器被放置在蒸 發(fā)器之后的室內氣流的通道中。在空氣通過與蒸發(fā)器的外表面接觸而被過度冷卻后，再熱 換熱器被用于再次加熱該供給到調節(jié)空間的空氣的目的。 —種制冷系統(tǒng)設計者可用的選擇是將再熱回路整合到主制冷劑回路。再熱回路可 以包括一個或多個再熱換熱器。當使用再熱回路時，至少一部分位于膨脹裝置上游的制冷 劑從主制冷劑回路分流，穿過再熱換熱器，并隨后返回到主制冷劑回路。至少一部分穿過蒸 發(fā)器的受調節(jié)空氣隨后穿過這個將要再次加熱到期望溫度的再熱換熱器。當不需要再次加 熱受調節(jié)空氣時，再熱回路從主制冷劑回路隔離。 有許多現(xiàn)有技術已知的再熱回路示意圖的變型。但是，所有這些設計的一個缺點 是攜帶壓縮油的制冷劑隨著時間將遷移到制冷劑回路中的最冷地點，即，再熱換熱器。當再 熱回路不運行時，即，當制冷系統(tǒng)在不需要再次加熱任何受調節(jié)空氣的情況下進行冷卻運 轉時，這種遷移的制冷劑和壓縮油將被困留在再熱回路內。這種情況可以發(fā)生于延長的時 間間隔，在該時間間隔期間，大量的壓縮油可以積聚在再熱回路中，這是一個嚴重的問題。 壓縮油箱中油的損失可以造成嚴重的壓縮機故障。 鑒于此，需要一種再熱制冷系統(tǒng)，其將消除現(xiàn)有可用系統(tǒng)的這個缺陷以及其它缺 陷。

發(fā)明內容
本公開提供一種制冷系統(tǒng)，其包括主制冷劑回路、再熱回路和流量控制裝置(例 如，三通閥)，該流量控制裝置可以選擇性地將至少一部分制冷劑傳送通過再熱回路。該流量控制裝置具有將所述再熱回路從所述主制冷劑回路隔離的第一位置，以及將所述再熱回
路放置來與所述主制冷劑回路流體連通的第二位置。該制冷系統(tǒng)還包括與所述流量控制裝
置電性連通的控制器。該控制器被配置來在冷卻模式期間選擇性地將該流量控制裝置移動
到第一位置，并在再熱模式或油回收模式期間將該流量控制裝置移動到第二位置。 本公開還提供一種在制冷系統(tǒng)中回收油的方法。該制冷系統(tǒng)包括主制冷回路、再
熱回路、流量控制裝置和與所述流量控制裝置電性連通的控制器。該流量控制裝置具有將
所述再熱回路從所述主制冷劑回路隔離的第一位置，以及將所述再熱回路放置來與所述主
制冷劑回路流體連通的第二位置。該方法包括在運行冷卻模式期間將該流量控制裝置移動
到該第一位置的步驟，以及在運行再熱模式或油回收模式期間將該流量控制裝置移動到該
第二位置的步驟。
圖l示出本公開的制冷系統(tǒng)的示意圖；以及圖2示出本公開
的制冷系統(tǒng)的替代實施例的示意圖。
具體實施方式
參照圖1，其示出本公開的制冷系統(tǒng)10。制冷系統(tǒng)10有利地包括控制器50，該控 制器可以以下述方式選擇性地或周期性地將過量的制冷劑和壓縮油從再熱回路12移除。 這樣，制冷系統(tǒng)10基本上消除了與可導致不可恢復的壓縮機故障的壓縮油箱中低油位相 關的問題。 制冷系統(tǒng)10具有通過制冷劑管線20彼此串聯(lián)流體連通的壓縮機22、冷凝器24、 膨脹裝置26和蒸發(fā)器28。制冷劑(未示出)被壓縮機22壓縮，移動通過制冷劑管線20， 并穿過冷凝器24，在冷凝器中制冷劑通過與外界環(huán)境空氣相互作用而得以冷卻。冷凝器風 扇25可以將環(huán)境空氣吹過冷凝器24，以幫助冷卻制冷劑。隨后，制冷劑通過制冷劑管線20 到達膨脹裝置26，并隨后到達蒸發(fā)器28。蒸發(fā)器風扇29將通過與蒸發(fā)器28的外表面接觸 而被冷卻并除濕的空氣吹入將要調節(jié)的環(huán)境中。 制冷系統(tǒng)10還可以具有再熱回路12，在除濕要求不同于冷卻要求的情況下該再 熱回路將被采用。再熱回路12與制冷劑管線20在壓縮機22和冷凝器24之間的一點處連 通。再熱回路12包括流量控制裝置30、再熱換熱器32、再熱回路制冷劑管線34和單向閥 36，所有都彼此串聯(lián)流體聯(lián)通。在一個實施例中，流量控制裝置30可以是三通閥。從而，在 再熱運行期間，至少一部分通過制冷劑管線20的制冷劑通過流量控制裝置30轉向入再熱 回路12。此時仍處于高壓和高溫的制冷劑隨后通過再熱換熱器32。如上所述，被蒸發(fā)器風 扇29吹入將要調節(jié)的環(huán)境中的空氣也經過再熱換熱器32。從而，該空氣已被除濕，但通過 與再熱換熱器32的外表面接觸而被再次加熱。隨后制冷劑離開再熱換熱器32，并通過防止 制冷劑回流入再熱回路12的單向閥36。再熱回路12中的制冷劑隨后通過主制冷劑回路被 送回。 與流量控制裝置30連通的控制器50可以控制流量控制裝置30來將至少一部分 制冷劑如期望地轉向通過再熱回路12。當不需要再次加熱受調節(jié)空氣時，制冷系統(tǒng)10可以 在冷卻模式下運行，控制器50控制流量控制裝置30，以便其處于將再熱回路12與主制冷劑 回路隔離的第一位置。當需要再次加熱受調節(jié)空氣時，制冷系統(tǒng)10可以處于再熱模式。在 此再熱模式下，控制器50可以控制流量控制裝置30，以便其處于第二位置，并且至少一部 分通過制冷劑管線20的制冷劑被轉向通過再熱回路12。此流量控制裝置30的第二位置可
5以使所有制冷劑或者僅其一部分轉向通過再熱回路12?？刂破?0可以以調制或脈沖的方 式控制流量控制裝置30。也就是，控制器50可以連續(xù)改變通過流量控制裝置30的制冷劑 流動通道的水力阻力，或可以突然在完全關閉和完全打開位置間轉換以允許制冷劑連續(xù)或 間歇地流過再熱回路12。 如上所述，已知的現(xiàn)有技術的再熱回路在不運行時顯示出明顯的缺陷。壓縮油可 以在制冷劑內溶解，并被制冷劑承載通過整個制冷系統(tǒng)10。在未使用再熱回路12時，S卩，在 流量控制裝置30未將任何制冷劑轉向入再熱回路12時，一定量的油將同制冷劑困留在再 熱回路12內。再熱換熱器32被安置在蒸發(fā)器28的下游并不管再熱回路12是否運行都與 離開蒸發(fā)器28的冷卻空氣換熱。因此，再熱換熱器32總是代表著制冷系統(tǒng)10內最冷的一 個地點。這樣，制冷劑以及溶解在該制冷劑中的油將遷移到再熱換熱器32，直至制冷系統(tǒng) 10內全部的制冷劑負載達到平衡條件。 在某些應用中，再熱回路12在延長時間段內將不運行，允許相當數(shù)量的壓縮油積 聚在其中。越多的油積聚在再熱回路12中，越少的油循環(huán)在整個主制冷劑回路10中，并且 壓縮油箱75中的油位下降。另外，積聚在再熱回路12中的油越多，將其帶回壓縮機將會越 困難。壓縮油對壓縮機22的運行至關重要，這是因為其潤滑諸如軸承和壓縮元件之類的活 動壓縮機部件，以及密封壓縮元件之間的缺口。這后一作用防止了制冷劑旁流或者內部制 冷劑在壓縮機內從高側泄漏到底側，其對壓縮機性能是不利的。如果太多油積聚在再熱回 路12內，壓縮機22將缺少油并將有故障風險。壓縮機制造商通常會為其壓縮機提供需要 用于成功運行的固定量的油。盡管制造商可能會說明一定量的機構將被制冷劑攜帶通過整 個制冷系統(tǒng)IO，但他們一般不會說明另外可能的油收集器(trap)，例如再熱回路12。這樣， 有必要將積聚在再熱回路12內的壓縮油量降到最低。 因此本公開開發(fā)了一種在再熱回路不運行時降低壓縮機故障風險的新途徑?？刂?器50可以被配置以便其周期性地打開流量控制裝置30相對較短的一段時間，從而進入油 回收模式。這允許泄漏入再熱回路12的壓縮油被送回到制冷系統(tǒng)10的主制冷劑回路，并 因此回到壓縮機22的油箱75。當再熱回路12被打開時，通過其中的制冷劑攜帶積聚的壓 縮油回到制冷單元10的主制冷劑回路中，并回到壓縮機22的油箱75。
在第一實施例中，可以以預編程到控制器50的規(guī)則時間間隔完成流量控制裝置 30的周期性打開。在第二實施例中，可以有與控制器50連通并布置在將要調節(jié)的環(huán)境中的 輸入裝置70，例如，光學傳感器或運動傳感器。輸入裝置70可以檢測何時在該環(huán)境中沒有 居住者。如果再熱回路12已經在比所期望時間的還長的一段時間沒有運行，輸入裝置70 可以隨后發(fā)送信號到控制器50以打開流量控制裝置30。如果當將要調節(jié)的環(huán)境中有居住 者而不需要進入油回收模式時，可以采用輸入裝置70。應當理解存在有許多種類的居住傳 感器，其所有都在本發(fā)明的范圍內。 在第三實施例中，控制器50可以與第二輸入裝置74連通，該第二輸入裝置74與 壓縮機22的油箱75連通。第二輸入裝置74檢測布置在油箱75內的油量，其指示積聚在 整個制冷系統(tǒng)10內的油"收集器"中、并最有可能在再熱回路12中的油量。如果油箱75 中的油量下降到期望水平以下，第二輸入裝置74可以發(fā)送信號到控制器75以進入油回收 模式。舉例來說，第二輸入裝置74可以是水平傳感器、光學傳感器、電容式傳感器、電感式 傳感器或電阻式傳感器，或者其它任何適于檢測油箱75中油量的傳感器。第二輸入裝置74還可以布置在制冷系統(tǒng)10內的其它位置上，在該位置能夠測量剩余的壓縮油量或積聚在 再熱回路12內的油量。 控制器50還可以使用一個或多個任何上述裝置的組合來進入油回收模式?？刂?器50還可以設置在任何有利于制冷系統(tǒng)10的安全可靠運行的時刻進入油回收模式。當制 冷系統(tǒng)10處于冷卻模式時油回收模式可以出現(xiàn)，或者只有當制冷系統(tǒng)10未處于冷卻模式 時，油回收模式也會出現(xiàn)。 在油回收模式期間，50可以打開流量控制裝置30 —段設定時間。在一個實施例 中，此設定時間段可以從大約30秒到大約3分鐘。在一個實施例中，該設定時間段可以是 大約1分鐘?？刂破?0還可以打開流量控制裝置30 —段連續(xù)的短間歇時間段，以幫助油 回收。這些間歇時間段可以從大約2秒到大約10秒。間歇時間段可以持續(xù)至大約l分鐘， 或重復2-6次。 參照圖2，其示出本公開的制冷劑回路的第二實施例。制冷系統(tǒng)110具有壓縮機 122、冷凝器124、冷凝器風扇125、膨脹裝置126、蒸發(fā)器128、蒸發(fā)器風扇129和制冷劑管線 120，其都與它們類似編號的制冷系統(tǒng)10的對應部件以相似的方式運行。這些部件以串聯(lián) 流體連通方式連接并一般包括主制冷劑回路。 制冷系統(tǒng)110還具有再熱回路112，該再熱回路112包括流量控制裝置130、再熱 換熱器132、再熱制冷劑管線134和單向閥136，其類似于它們類似編號的制冷系統(tǒng)10的再 熱回路12的對應部件。但是，流量控制裝置130被布置在冷凝器124和膨脹裝置126之間 的主制冷劑回路的一點上。轉向通過再熱回路112的制冷劑穿過再熱制冷劑管線134，穿過 再熱換熱器132，穿過單向閥136，并在流量控制裝置130和膨脹裝置126之間的一點處被 重新引入主制冷劑回路中。 制冷系統(tǒng)110還具有冷凝器旁通支路160。冷凝器旁通支路160具有旁通管線164 和第二流量控制裝置162，該第二流量控制裝置162以下述方式控制制冷劑流動通過旁通 管線164。旁通管線164與主制冷劑回路在兩點連通， 一點在壓縮機122和冷凝器124之 間，另一點在冷凝器124和流量控制裝置130之間。制冷系統(tǒng)110還選擇地具有第三流量 控制裝置123，該第三流量控制裝置被布置在主制冷劑回路內，并控制制冷劑流動通過冷凝 器124。第二流量控制裝置162和第三控制裝置123可以是開/關類型的閥，或者，是可以 被調節(jié)的并且由控制器150以調制或脈沖方式操控，如上所述。當?shù)谌髁靠刂蒲b置123 完全打開而第二流量控制裝置162完全關閉時，主回路中的所有制冷劑穿過冷凝器124。相 反地，當?shù)谌髁靠刂蒲b置123完全關閉而第二流量控制裝置162完全打開時，主回路中的 所有制冷劑轉向通過旁通管線164，旁通冷凝器124。控制器150還可以操控流量控制裝置 162和123，以便僅有部分制冷劑經過旁通管線164旁通冷凝器124?？刂破?50與流量控 制裝置123、 130和162連通，并可以控制這些部件中的每一個來將制冷劑以所期望的比例 量轉向到所期望的位置。 這樣，再熱回路112與冷凝器旁通支路160 —起提供對調節(jié)空間濕度和溫度的管 理的控制和靈活度。例如，如果需要在調節(jié)空間中減少冷卻，至少一部分制冷劑或全部制冷 劑流(在加熱情況下)可以旁通冷凝器124。這樣，達到再熱換熱器132的制冷劑將更大的 再熱能力提供給供給到調節(jié)空間的空氣，這是因為至少一定量的制冷劑沒有首先穿過冷凝 器124。也就是，如果至少一些制冷劑流被引導通過旁通管線164，再熱回路112在適于需要除濕而不需要(或相當少量)冷卻或加熱的應用的模式下運行。制冷系統(tǒng)110還可以具 有傳感器170，壓縮機122具有油箱175和傳感器174，其以與它們類似編號的制冷系統(tǒng)10 的對應部件相似的方式運行。制冷系統(tǒng)10容易遇到制冷系統(tǒng)10的相似問題，并且當需要 時可以在一種上述油回收模式下運行。 如所知，存在許多在范圍內并可以同等受益于本發(fā)明的再熱回路示意圖。同樣，三 通閥可以由其它流量控制裝置替代，例如，舉例而言， 一對傳統(tǒng)兩通閥。所有這些構造都在 本發(fā)明的范圍內。 還應當理解，在上述實施例的內容中，壓縮機可以選自各種壓縮機種類，包括往復 式壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式軸流壓縮機。每個壓縮機可由多個壓縮機表示。例如，壓 縮機可以由若干連續(xù)的壓縮機級或/和多個平行或以所謂的串聯(lián)布置運行的壓縮機組成。 另外，本發(fā)明可以應用到不同制冷系統(tǒng)種類，例如包括具有除濕再熱運行供應的住宅和商 用冷卻和熱泵應用。 盡管已經參照一個或多個示例性實施例描述了本公開，本領域普通技術人員應當 理解在未背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種改變，并且其元件可以由等同物替代。 此外，在未背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行許多修改以讓特定環(huán)境或材料適應于本公 開的教導。因此，本公開不限于作為所考慮到的最佳模式公開的特定實施例，本公開將包括 所有落入附加技術方案的范圍內的實施例。
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權利要求
一種制冷系統(tǒng)，包括主制冷劑回路；再熱回路；流量控制裝置，其具有將所述再熱回路從所述主制冷劑回路隔離的第一位置，和將所述再熱回路放置為與所述主制冷劑回路的流體連通的第二位置；以及與所述流量控制裝置電性連通的控制器，所述控制器被配置為在運行冷卻模式期間將所述流量控制裝置移動到所述第一位置，并在運行再熱模式或運行油回收模式期間將所述流量控制裝置移動到所述第二位置。
2. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制裝置包括三通閥，或一對 傳統(tǒng)的兩通閥。
3. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制裝置是可調流量控制裝置。
4. 如權利要求3所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器以調制控制、脈沖控制或其 兩者移動所述可調流量控制裝置。
5. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在所述油回收模 式期間以選擇的時間間隔將所述流量控制裝置移動到所述第二位置。
6. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為在所述油回收模 式期間基于傳感器的輸入將所述流量控制裝置移動到所述第一位置。
7. 如權利要求6所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器測量在所述主制冷劑回路、 所述再熱回路或其兩者中的油含量。
8. 如權利要求6所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器測量油箱中的油位，其中所 述油箱與壓縮機流體連通。
9. 如權利要求6所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器被配置為測量由所述制冷 系統(tǒng)調節(jié)的空間中的移動。
10. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述油回收模式期間所述控制器將 所述流量控制裝置移動到所述第二位置為大約30秒鐘至大約3分鐘的時間。
11. 如權利要求10所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述油回收模式期間所述控制器 將所述流量控制裝置移動到所述第二位置為大約1分鐘的時間。
12. 如權利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述油回收模式期間所述控制器將 所述流量控制裝置移動到所述第二位置為大約2秒鐘至大約10秒鐘的時間，并在所述時間 后將所述流量控制裝置移回到所述第一位置。
13. 如權利要求12所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器重復所述流量控制裝置 到所述第二位置的移動為所述時間，并且將所述流量控制裝置移回所述第一位置，其總共 為約l分鐘的時間。
14. 如權利要求12所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器重復所述流量控制裝置 到所述第二位置的移動為所述時間，并且將所述流量控制裝置移回所述第一位置，其總共 為2到6次。
15. 如權利要求l所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于 所述主制冷劑回路包括排熱換熱器，以及所述再熱回路包括再熱換熱器，其中，相對于通過所述主制冷劑回路的制冷劑流，所述排熱換熱器被設置在所述再熱 換熱器的上游。
16. 如權利要求l所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于 所述主制冷劑回路包括排熱換熱器，以及 所述再熱回路包括再熱換熱器，其中，相對于通過所述主制冷劑回路的制冷劑流，所述排熱換熱器被設置在所述再熱 換熱器的下游。
17. 如權利要求16所述的制冷系統(tǒng)，還包括第二流量控制裝置，其中所述控制器控制 所述第二流量控制裝置，以便至少一部分穿過所述主制冷劑回路的制冷劑旁通所述排熱換 熱器。
18. 如權利要求17所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二流量控制裝置是可調流量 控制裝置。
19. 如權利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器以調制控制、脈沖控制或 其兩者移動所述可調流量控制裝置。
20. —種在制冷系統(tǒng)中回收油的方法，包括在運行冷卻模式期間控制制冷劑流經主制冷劑回路，但不流經再熱回路；在運行再熱模式期間控制所述制冷劑流經所述主制冷劑回路和所述再熱回路；在運行油回收模式期間控制所述制冷劑流經所述主制冷劑回路和所述再熱回路。
21. 如權利要求20所述的方法，其特征在于，在運行油回收模式期間所述制冷劑被控 制以選擇的時間間隔流經所述主制冷劑回路和所述再熱回路。
22. 如權利要求20所述的方法，其特征在于，基于輸入裝置的輸入，在運行油回收模式 期間制冷劑被控制流經所述主制冷劑回路和所述再熱回路。
23. 如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述輸入裝置測量在所述主制冷劑回路、 所述再熱回路或其兩者中的油含量。
24. 如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述輸入裝置測量油箱中的油位，其中所 述油箱與壓縮機流體連通。
25. 如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述輸入裝置被配置為測量由所述制冷 系統(tǒng)調節(jié)的空間中的移動。
全文摘要
本公開提供一種制冷系統(tǒng)的運行方法，該制冷系統(tǒng)包括主制冷劑回路、再熱回路和流量控制裝置，該流量控制裝置具有將所述再熱回路從所述主制冷劑回路隔離的第一位置，以及將所述再熱回路放置來與所述主制冷劑回路流體連通的第二位置。該制冷系統(tǒng)還包括與所述流量控制裝置電性連通的控制器。該控制器被配置來在冷卻模式期間將該流量控制裝置移動到第一位置，并在再熱模式或油回收模式期間將該流量控制裝置移動到第二位置。該制冷系統(tǒng)控制器可以以連續(xù)或間歇的方式執(zhí)行油回收模式。
文檔編號F25D17/06GK101772681SQ200780100116
公開日2010年7月7日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權日2007年6月8日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司