渦輪冷凍的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種渦輪冷凍機，尤其是一種切斷液相制冷劑向壓縮機的引入從而防止葉輪損壞以及冷卻能力降低的渦輪冷凍機。該渦輪冷凍機包括：壓縮機，用來壓縮制冷劑；冷凝器，在從所述壓縮機導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換；蒸發(fā)器，在從所述冷凝器導(dǎo)出的制冷劑與冷凍水之間進行熱交換；膨脹閥，設(shè)置在所述冷凝器與所述蒸發(fā)器之間；以及控制器，如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑被吸入到所述壓縮機中，則該控制器減小所述膨脹閥的開度，以減少所述蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
【專利說明】渦輪冷凍機
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年11月5日提交的韓國專利申請第10-2012-0124019號的權(quán)益，其通過引用的方式并入于此，就如將其全文描述于此一樣。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及渦輪冷凍機，尤其涉及一種切斷液相制冷劑向壓縮機的引入從而防止葉輪損壞和冷卻能力降低的渦輪冷凍機。
【背景技術(shù)】
[0004]通常而言，渦輪冷凍機是一種在冷凍水與制冷劑之間以及冷凝水與制冷劑之間進行熱交換的設(shè)備。渦輪冷凍機由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器以及膨脹閥組成。
[0005]該壓縮機可以包括:葉輪，其使用驅(qū)動電機的驅(qū)動力進行旋轉(zhuǎn)；護罩，葉輪容納于其中；以及可變擴壓器，其將通過葉輪的旋轉(zhuǎn)排放的流體的運動轉(zhuǎn)換成壓力。
[0006]在一實施例中，蒸發(fā)器和冷凝器可以是管式殼體。這種情況下，冷卻水和冷凝水可以經(jīng)由各管運動，并且制冷劑可以在殼體中被接收。
[0007]蒸發(fā)器被配置成允許引入和排出冷凍水。制冷劑與冷凍水之間的熱交換在蒸發(fā)器內(nèi)發(fā)生，并且冷凍水在流經(jīng)蒸發(fā)器的同時被冷卻。
[0008]冷凝器被配置成允許引入和排出冷凝水。冷凝水與制冷劑之間的熱交換在冷凝器內(nèi)發(fā)生，并且冷凝水在流經(jīng)冷凝器的同時被冷卻。
[0009]在蒸發(fā)器和冷凝器中接收的制冷劑可以保持在所需水平。制冷劑的水平可以經(jīng)由設(shè)置在冷凝器與蒸發(fā)器之間的膨脹閥來進行調(diào)節(jié)。
[0010]同時，冷凝器中的制冷劑的水平可以基于渦輪冷凍機初始啟動(initialstarting)時的負荷變化或預(yù)定溫度變化而改變。如果冷凝器不能將制冷劑保持在恒定水平，這可能會降低渦輪冷凍機的可靠性。
[0011]關(guān)于蒸發(fā)器，重要的是將其中的液相制冷劑保持在正常水平。如果蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平增加，液相制冷劑可能會有問題地被引入壓縮機中，從而由于壓縮比減少，將導(dǎo)致容納在壓縮機中的葉輪損壞或者冷卻能力降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明指向一種大體排除由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點產(chǎn)生的一個或多個問題的渦輪冷凍機。
[0013]本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠切斷液相制冷劑向壓縮機的引入的渦輪冷凍機。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠防止葉輪損壞和冷卻能力降低的渦輪冷凍機。
[0015]本發(fā)明的又一個目的是提供一種能夠減少制造成本并加強控制責(zé)任的渦輪冷凍機。
[0016]本發(fā)明的附加優(yōu)點、目的和特征將在隨后的說明書中加以部分闡述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在研究了以下內(nèi)容之后，其部分內(nèi)容將會變得清楚，或者可以通過本發(fā)明的實施得以領(lǐng)悟。通過所撰寫的說明書和本發(fā)明的權(quán)利要求書以及附圖中所具體指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些和其它的優(yōu)點。
[0017]為了實現(xiàn)這些目的及其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)，如在此具體實施和概括描述的渦輪冷凍機包括:壓縮機，用來壓縮制冷劑；冷凝器，其在從壓縮機導(dǎo)出(direct)的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換；蒸發(fā)器，其在從冷凝器導(dǎo)出的制冷劑與冷凍水之間進行熱交換；膨脹閥，設(shè)置在冷凝器與蒸發(fā)器之間；以及控制器，如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機中，則該控制器減少膨脹閥的打開程度以減少蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平(level)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，渦輪冷凍機包括:多級壓縮機，具有多個級；冷凝器，其在從壓縮機導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換；相分離器，其將從冷凝器導(dǎo)出的液相制冷劑和氣相制冷劑進行分離，并將該氣相制冷劑排放到壓縮機中；蒸發(fā)器，其在從相分離器導(dǎo)出的液相制冷劑和冷凍水之間進行熱交換；第一膨脹閥，設(shè)置在冷凝器與相分離器之間；第二膨脹閥，設(shè)置在相分離器與蒸發(fā)器之間；以及控制器，如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機中，則該控制器減少第一膨脹閥和第二膨脹閥的至少一個的打開程度以減少蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的再一個方案，渦輪冷凍機包括:壓縮機，用來壓縮制冷劑；冷凝器，其在從壓縮機導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換；蒸發(fā)器，其在從冷凝器導(dǎo)出的制冷劑與冷凍水之間進行熱交換；膨脹閥，設(shè)置在冷凝器與蒸發(fā)器之間；以及控制器，其具有:正?？刂颇Ｊ?，其中基于冷凝器中的制冷劑的水平來調(diào)節(jié)膨脹閥的打開程度；以及緊急控制模式，其中如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機中，則調(diào)節(jié)膨脹閥的打開程度以減少蒸發(fā)器中的液相制冷劑水平。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明前述的一般說明和隨后的詳細說明都是示例性和說明性的，并且旨在提供對如權(quán)利要求書所要求保護的本發(fā)明的進一步解釋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]包括在本發(fā)明中用來提供對本發(fā)明的進一步理解且合并在本申請中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的概念圖；
[0023]圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的方框圖；
[0024]圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的控制方法的流程圖；
[0025]圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的運行的圖表；
[0026]圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的概念圖；
[0027]圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的方框圖；以及
[0028]圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的p_h圖?！揪唧w實施方式】
[0029]在下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的渦輪冷凍機。應(yīng)當(dāng)理解，與附圖一起公開的具體說明書旨在描述本發(fā)明的示例性實施例，并不旨在代表本發(fā)明的全部技術(shù)理念。
[0030]在附圖中，S卩使在不同的附圖中進行描述，但由相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件，這里將省略對其的重復(fù)說明。在附圖中，為了使說明清晰，各個構(gòu)成元件的尺寸和形狀可以被放大或縮小。
[0031]應(yīng)該理解，雖然術(shù)語第一、第二等在此可以用來描述不同的元件，然而這些元件不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用來將一個元件與另一個元件相區(qū)分。
[0032]在下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)第一實施例的由附圖標(biāo)記I指代的渦輪冷凍機的各個構(gòu)成元件。
[0033]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的概念圖，圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的方框圖，圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的控制方法的流程圖，以及圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機的運行的圖表。
[0034]參照圖1，渦輪冷凍機I包括用于制冷劑壓縮的壓縮機10、用于制冷劑冷凝的冷凝器30、用于制冷劑膨脹的膨脹閥40以及用于制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器20。
[0035]更具體地，參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機I包括:壓縮機10，用來壓縮制冷劑的葉輪11容納于其中；冷凝器30，其在冷凝水與從壓縮機10導(dǎo)出的制冷劑之間進行熱交換；蒸發(fā)器20，其在冷凍水與從冷凝器30導(dǎo)出的制冷劑之間進行熱交換；膨脹閥40，設(shè)置在冷凝器30與蒸發(fā)器20之間；以及控制器70，如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機10的排放側(cè)的過熱程度判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機10中，則該控制器70減小膨脹閥40的開度，以減少蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平。
[0036]在下文中，將參考附圖詳細描述渦輪冷凍機I的各個構(gòu)成元件。
[0037]壓縮機10可以包括:葉輪11，其使用驅(qū)動電機的驅(qū)動力進行旋轉(zhuǎn)；護罩，葉輪11容納于其中；以及可變擴壓器，其將通過葉輪11的旋轉(zhuǎn)排放的流體的運動轉(zhuǎn)換成壓力。
[0038]在一實施例中，蒸發(fā)器20和冷凝器30可以是管式殼體。這種情況下，冷卻水和冷凝水可以通過這些管流動，并且制冷劑可以在殼體中被接收。
[0039]蒸發(fā)器20被配置成允許冷凍水的引入和排出。制冷劑與冷凍水之間的熱交換在蒸發(fā)器20內(nèi)發(fā)生，并且冷凍水在流經(jīng)蒸發(fā)器20的同時被冷卻。
[0040]冷凝器30被配置成允許冷凝水的引入和排出。冷凝水與制冷劑之間的熱交換在冷凝器30內(nèi)發(fā)生，并且冷凝水在流經(jīng)冷凝器30的同時被冷卻。
[0041]在蒸發(fā)器20和冷凝器30中接收的制冷劑可以保持在所需水平。制冷劑的水平可以經(jīng)由膨脹閥40來進行調(diào)節(jié)。蒸發(fā)器20和冷凝器30中的液相制冷劑的水平可以經(jīng)由膨脹閥40來進行調(diào)節(jié)。
[0042]如上所述，蒸發(fā)器20是管式殼體。蒸發(fā)器20中的液相制冷劑在該殼體中必須保持在正常水平。如果膨脹閥40的開度增加，由此引入蒸發(fā)器20中的制冷劑的量增加，則蒸發(fā)器20中的制冷劑的水平可以增加。相反，如果膨脹閥40的開度降低，由此引入蒸發(fā)器20中的制冷劑的量降低，則蒸發(fā)器20中的制冷劑的水平可以降低。[0043]即，蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平可以通過調(diào)節(jié)膨脹閥40的開度保持在正常水平。
[0044]如上所述，如果蒸發(fā)器20沒有將其中的制冷劑保持在預(yù)定水平，則這可能有問題地使蒸發(fā)器20中的液相制冷劑引入壓縮機10中。液相制冷劑被引入壓縮機10可能因壓縮機10的壓縮比減小而導(dǎo)致壓縮機10的葉輪11損壞或者冷卻能力降低。
[0045]參照圖2和圖3，基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機10的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑是否被引入壓縮機10。如果判斷液相制冷劑被吸入到壓縮機10中，則控制器70減小膨脹閥40的開度，以減少蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平。
[0046]這里，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以預(yù)定時間間隔進行測量，并可以通過制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn與制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的加權(quán)平均值而確定。
[0047]而且，制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化乂?可以通過當(dāng)前蒸發(fā)壓力Pn與先前測量的蒸發(fā)壓力Plri之間的差來確定。制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri可以通過先前蒸發(fā)壓力Plri與第二先前蒸發(fā)壓力Pn-2之間的差來確定。
[0048]而且，相對于制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn的第一加權(quán)值λ i可以小于相對于制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的第二加權(quán)值λ 2，并且第一加權(quán)值λ i與第二加權(quán)值λ 2的和可以是I。
[0049]總之，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化3?可以由如下等式I來表示:
[0050]等式I
[0051]Sn=A2Xn^A1Xn
[0052]而且，相對于制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn的第一加權(quán)值X1可以是0.2。這種情況下，相對于制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的第二加權(quán)值λ 2可以是0.8。
[0053]同時，通過從壓縮機10排放的制冷劑的溫度與制冷劑的冷凝溫度之間的差來限定壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C。壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C必須保持在預(yù)定值或更大。在一實施例中，壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C可以保持在6°C或更大。即，如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C小于預(yù)定值，則判斷出液相制冷劑被引入壓縮機10。
[0054]參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機I包括多于一個的壓力傳感器90和溫度傳感器80，以測量如上所述的制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C。
[0055]同時，如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn等于或小于預(yù)定值且壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C等于或小于預(yù)定溫度A°C，則控制器70可以控制膨脹閥40以減小膨脹閥40的開度。
[0056]即，在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機I中，基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C判斷液相制冷劑被引入壓縮機10。為了切斷液相制冷劑向壓縮機10的引入，引入蒸發(fā)器20的液相制冷劑的量可以隨著膨脹閥40的開度的減小而減少。
[0057]作為制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn的比較參考值的預(yù)定值可以是0.1，作為壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C的比較參考溫度的預(yù)定溫度A°C可以是2°C。尤其是，遇必要時，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化3?可以具有正值或負值。這種情況下，該預(yù)定值可以是±1。
[0058]同時，通過控制器70調(diào)節(jié)的膨脹閥40的開度可以通過將膨脹閥40的開度的當(dāng)前值乘以由如下等式2確定的加權(quán)值R來確定:
[0059]等式2
[0060]R=1-(A-C)/B
[0061]這里，滿足A≤B≤6的關(guān)系。
[0062]如上所述，“A”對應(yīng)于上文描述的預(yù)定溫度，“C”對應(yīng)于當(dāng)前測量的壓縮機10的排放側(cè)的過熱程度。在一實施例中，“A”可以是2。而且，“B”可以是2至6范圍內(nèi)的任何值。例如，“B”可以是4。以及“C”可以通過實驗來確定。
[0063]參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪冷凍機I的控制方法包括:運行壓縮機(S100);將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較(S200);如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變Ksn等于或小于預(yù)定值，則將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較(S300);以及如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度小于預(yù)定溫度，則調(diào)節(jié)膨脹閥的開度(S400)。
[0064]渦輪冷凍機I的控制方法還可以包括:在經(jīng)過了預(yù)定時間之后重復(fù)將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較(S300)，以及如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或大于預(yù)定溫度，則返回到正常控制模式(S500 )。
[0065]控制器70首先將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較，之后，僅當(dāng)制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn等于或小于預(yù)定值時，才將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較(S300)。如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變KSn大于預(yù)定值，則在經(jīng)過了預(yù)定時間之后，控制器70重復(fù)將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較。
[0066]圖4為示出膨脹閥的開度與壓縮機的排放側(cè)的過熱程度之間的關(guān)系的圖表。
[0067]參照圖4，如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度降低并變得小于預(yù)定溫度的這一范圍Al和A2開始，則控制器70控制膨脹閥40以增加膨脹閥40的開度。因此，如能夠確認的，膨脹閥40的開度在緊隨壓縮機的排放側(cè)的過熱程度降低的范圍Al和A2之后的范圍BI和B2內(nèi)增加。
[0068]同時，蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平與冷凝器30中的制冷劑的水平具有密切的關(guān)系。尤其是，冷凝器30中的制冷劑水平可以基于渦輪冷凍機I最初啟動時的負荷變化或預(yù)定溫度變化而改變。如果冷凝器30不能將其中的制冷劑保持在恒定水平，則這可能會降低渦輪冷凍機I的可靠性。
[0069]可以基于蒸發(fā)器20中的制冷劑的水平來判斷液相制冷劑是否被引入壓縮機10，或者可以基于冷凝器30中的制冷劑的水平來判斷液相制冷劑是否被引入壓縮機10。
[0070]冷凝器30中的制冷劑的水平可以通過傳感器(其可以是電容式液位傳感器)進行測量。即，渦輪冷凍機I還可以包括沿制冷劑水平的增長方向位于不同高度的至少兩個或更多個電容式傳感器，以在正?？刂颇Ｊ街懈袦y冷凝器30中的制冷劑水平。
[0071]基于冷凝器30中的制冷劑的水平的渦輪冷凍機I的上述控制方法可以被稱為正?？刂?。而且，根據(jù)本發(fā)明的基于蒸發(fā)器20中的制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度的渦輪冷凍機I的控制方法可以被稱為緊急控制。尤其是，該緊急控制可以有益于渦輪冷凍機I的部分負荷運行。
[0072]更具體地，控制器70具有:正?？刂颇Ｊ?，其中基于冷凝器30中的制冷劑的水平來調(diào)節(jié)膨脹閥40的開度；以及緊急控制模式，其中如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑被吸入到壓縮機10，則調(diào)節(jié)膨脹閥40的開度以減小蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平。
[0073]上文已經(jīng)描述了通過測量緊急控制模式中的制冷劑的蒸發(fā)壓力以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度調(diào)節(jié)膨脹閥的方法。當(dāng)控制處于緊急控制模式中的渦輪冷凍機I時，即，當(dāng)在膨脹閥40的開度減小的狀態(tài)下經(jīng)過了預(yù)定時間之后壓縮機的排放側(cè)的過熱程度大于預(yù)定溫度A°C時，控制器70可以在正?？刂颇Ｊ街羞\行渦輪冷凍機I。
[0074]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機I可以切斷液相制冷劑向壓縮機的引入，并容易地調(diào)節(jié)蒸發(fā)器20中的液相制冷劑的水平。
[0075]額外地，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦輪冷凍機I可以防止葉輪損壞以及冷卻能力降低，并實現(xiàn)制造成本減少和控制責(zé)任加強。
[0076]圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的概念圖，圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的方框圖，以及圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機的p-h 圖。
[0077]參照圖5和圖6，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的由附圖標(biāo)記100指代的渦輪冷凍機包括:多級壓縮機110，具有多個級；冷凝器130，其在從壓縮機110導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換；相分離器150，其將從冷凝器130導(dǎo)出的液相制冷劑和氣相制冷劑進行分離，并將氣相制冷劑排放到壓縮機110中；蒸發(fā)器120，其在從相分離器150導(dǎo)出的液相制冷劑與冷凍水之間進行熱交換；第一膨脹閥141，設(shè)置在冷凝器130與相分離器150之間；以及第二膨脹閥142，設(shè)置在相分離器150與蒸發(fā)器120之間。
[0078]渦輪冷凍機100還包括控制器170，其中如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機110的排放側(cè)的過熱程度判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機110中，則該控制器170減小第一膨脹閥141和第二膨脹閥142的至少一個的開度，以減少蒸發(fā)器120中的液相制冷劑的水平。
[0079]在下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)第二實施例的渦輪冷凍機100的各個構(gòu)成元件。
[0080]壓縮機110包括多個級。在一實施例中，壓縮機110可以包括低壓壓縮單元111和高壓壓縮單元112。更具體地，從蒸發(fā)器120排放的制冷劑被引入低壓壓縮單元111，之后被引入高壓壓縮單元112，而由相分離器150分離的氣相制冷劑被引入高壓壓縮單元112。
[0081]因而，從相分離器150分離的氣相制冷劑和低壓壓縮單元111中壓縮的制冷劑在高壓壓縮單元中112中被一起壓縮，這會使壓縮機110的壓縮比減小。壓縮機110的壓縮比的這種減小具有擴大壓縮機110的運行范圍的效果。
[0082]冷凝器130和蒸發(fā)器120具有與根據(jù)第一實施例的渦輪冷凍機I的冷凝器30和蒸發(fā)器20相同的配置，因此，這里將省略對其的詳細說明。
[0083]具體地，與根據(jù)第一實施例的渦輪冷凍機I不同，根據(jù)第二實施例的渦輪冷凍機100以如下方式配置:壓縮機110被分成多個級以擴大壓縮機110的運行范圍并提高渦輪冷凍機100的效率，相分離器150被設(shè)置在冷凝器130與蒸發(fā)器120之間，第一膨脹閥141被設(shè)置在冷凝器130與相分離器150之間，以及第二膨脹閥142被設(shè)置在相分離器150與蒸發(fā)器120之間。
[0084]在第二實施例中，控制器170可以調(diào)節(jié)第一膨脹閥141和第二膨脹閥142的至少一個的開度，以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器120中的液相制冷劑的水平。更具體地，可以調(diào)節(jié)膨脹閥141和142的任何一個的開度，并且可以調(diào)節(jié)第一膨脹閥141和第二膨脹閥142的開度。
[0085]在下文中，為了便于說明，將借助實例描述通過控制器170進行的第二膨脹閥142的開度的調(diào)節(jié)。
[0086]如上所述，蒸發(fā)器120是管式殼體，并且蒸發(fā)器120中的液相制冷劑必須在該殼體中保持在正常水平。如果第二膨脹閥142的開度增加并且引入蒸發(fā)器120的制冷劑的量增加，則蒸發(fā)器120中的制冷劑的水平可以增加。相反，如果第二膨脹閥142的開度降低，弓丨入蒸發(fā)器120的制冷劑的量降低，則蒸發(fā)器120中的制冷劑的水平可以降低。
[0087]即，蒸發(fā)器120中的液相制冷劑的水平可以通過調(diào)節(jié)第二膨脹閥142的開度而保持在正常水平。
[0088]如上所述，如果蒸發(fā)器120沒有將其中的制冷劑保持在預(yù)定水平，則這可能導(dǎo)致蒸發(fā)器120中的液相制冷劑引入壓縮機110的問題。液相制冷劑向壓縮機110的引入因壓縮機110的壓縮比減小而可能導(dǎo)致壓縮機110的葉輪(未示出)損壞或者冷卻能力降低。
[0089]即使在根據(jù)第二實施例的渦輪冷凍機100中，基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及壓縮機110的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑是否被引入壓縮機110。如果判斷出液相制冷劑被吸入到壓縮機110中，則控制器170減小第二膨脹閥142的開度，以減少蒸發(fā)器120中的液相制冷劑的水平。
[0090]這里，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以預(yù)定時間間隔進行測量，并可以通過制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn與制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的加權(quán)平均值加以確定。
[0091]而且，可以通過當(dāng)前蒸發(fā)壓力Pn與先前測量蒸發(fā)壓力Plri之間的差來確定制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化χη。可以通過制冷劑的先前蒸發(fā)壓力Plri與制冷劑的第二先前蒸發(fā)壓力Pn_2之間的差來確定制`冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlrft5
[0092]而且，相對于制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn的第一加權(quán)值λ i可以小于相對于制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的第二加權(quán)值λ 2，并且第一加權(quán)值λ i與第二加權(quán)值λ 2的和可以是I。
[0093]總之，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化3?可以由如下等式3來表示:
[0094]等式3
[0095]Sn= λ 2Χη_1+ λ Jn
[0096]而且，相對于制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化Xn的第一加權(quán)值X1可以是0.2。這種情況下，相對于制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化Xlri的第二加權(quán)值λ 2可以是0.8。
[0097]同時，通過從壓縮機110排放的制冷劑的溫度與制冷劑的冷凝溫度之間的差來限定壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C。壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C必須保持在預(yù)定值或更大。在一實施例中，壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C可以保持在6°C或更大。即，如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C小于預(yù)定值，則判斷液相制冷劑被引入壓縮機110。
[0098]參照圖6，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機100包括多于一個壓力傳感器190和溫度傳感器180，以測量如上所述的制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C。
[0099]同時，如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn等于或小于預(yù)定值且壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C等于或小于預(yù)定溫度A°C，則控制器170可以控制第二膨脹閥142以減小第二膨脹閥142的開度。[0100]即，在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機100中，基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn以及壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C判斷液相制冷劑是否被引入壓縮機110。為了切斷液相制冷劑向壓縮機110的引入，引入蒸發(fā)器120的液相制冷劑的量可以隨著第二膨脹閥142的開度的減小而減少。
[0101]作為制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn的比較參考值的預(yù)定值可以是0.1，作為壓縮機的排放側(cè)的過熱程度。C的比較參考溫度的預(yù)定溫度A°C可以是2°C。尤其，遇必要時，制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化3?可以具有正值或負值。這種情況下，該預(yù)定值可以是±1。
[0102]同時，通過控制器170調(diào)節(jié)的第二膨脹閥142的開度可以通過將第二膨脹閥142的開度的當(dāng)前值乘以由如下等式4確定的加權(quán)值R來確定:
[0103]等式4 [0104]R=1-(A-C) /B
[0105]這里，滿足A≤B≤6的關(guān)系。
[0106]如上所述，“A”對應(yīng)于上文描述的預(yù)定溫度，“C”對應(yīng)于當(dāng)前測量的壓縮機110的排放側(cè)的過熱程度。在一實施例中，“A”可以是2。而且，“B”可以是2至6范圍內(nèi)的任何值。例如，“B”可以是4。以及“C”可以通過實驗來確定。
[0107]類似于上述第一實施例，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦輪冷凍機100的控制方法包括:運行壓縮機；將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較；如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn等于或小于預(yù)定值，則將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較；以及如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度小于預(yù)定溫度，則調(diào)節(jié)第二膨脹閥的開度。
[0108]渦輪冷凍機100的控制方法還可以包括在經(jīng)過了預(yù)定時間之后重復(fù)將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較，以及如果壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或大于預(yù)定溫度，則返回到正?？刂颇Ｊ健?br> [0109]控制器170首先將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較，之后僅當(dāng)制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn等于或小于預(yù)定值時，才將壓縮機的排放側(cè)的過熱程度與預(yù)定溫度進行比較。如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變Ksn大于預(yù)定值，則在經(jīng)過了預(yù)定時間之后，控制器170重復(fù)將制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化Sn與預(yù)定值進行比較。
[0110]參照圖5和圖7，在示出根據(jù)第二實施例的渦輪冷凍機100的壓力與焓之間的關(guān)系的P-H圖中，線M表示壓縮機的排放側(cè)的過熱程度小于預(yù)定溫度的情況，線L表示壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或大于預(yù)定溫度的情況。
[0111]構(gòu)成根據(jù)第二實施例的渦輪冷凍機100的壓縮機110由低壓壓縮單元111和高壓壓縮單元112組成。線Ml和LI表示低壓壓縮單元111中的P-H線,線M2和L2表示高壓壓縮單元112中的P-H線。
[0112]雖然當(dāng)壓縮機的排放側(cè)的過熱程度如上所述小于預(yù)定溫度時，在壓縮機110中完成壓縮之后，焓位于P-H圖上的范圍D內(nèi)，然而當(dāng)壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或大于預(yù)定溫度時，在壓縮機110中完成壓縮之后，焓位于P-H圖上的范圍C內(nèi)。
[0113]從上述說明可以明顯看出，根據(jù)本發(fā)明的渦輪冷凍機，可以切斷液相制冷劑向壓縮機的引入，并容易地調(diào)節(jié)蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
[0114]另外，根據(jù)本發(fā)明的渦輪冷凍機，可以防止葉輪損壞以及冷卻能力降低。
[0115]而且，根據(jù)本發(fā)明的渦輪冷凍機，可以實現(xiàn)制造成本減少和控制責(zé)任加強。[0116]對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在本發(fā)明中能夠進行各種變形和變化。從而，只要落入所附權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)，則本發(fā)明旨在包含本發(fā)明的變形和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪冷凍機，包括: 壓縮機，用來壓縮制冷劑； 冷凝器，在從所述壓縮機導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換； 蒸發(fā)器，在從所述冷凝器導(dǎo)出的制冷劑與冷凍水之間進行熱交換； 膨脹閥，設(shè)置在所述冷凝器與所述蒸發(fā)器之間；以及 控制器，如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑被吸入到所述壓縮機中，則該控制器減小所述膨脹閥的開度，以減少所述蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪冷凍機，其中制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以預(yù)定時間間隔進行測量，并通過制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化與制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化的加權(quán)平均值加以確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪冷凍機，其中制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化的第一加權(quán)值小于制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化的第二加權(quán)值，并且所述第一加權(quán)值與所述第二加權(quán)值的和是I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪冷凍機，其中所述第一加權(quán)值是0.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪冷凍機，其中如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化等于或小于預(yù)定值且所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或小于預(yù)定溫度，則所述控制器控制所述膨脹閥以減小所述膨脹閥的開度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪冷凍機，其中所述預(yù)定值是0.1，并且所述預(yù)定溫度是 2。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪冷凍機，其中由所述控制器調(diào)節(jié)的所述膨脹閥的開度通過將所述膨脹閥的開度的當(dāng)前值乘以由如下等式I確定的加權(quán)值R來確定: 等式I
R=1-(A-C) /B 這里，A對應(yīng)于所述預(yù)定溫度，C對應(yīng)于當(dāng)前測量的壓縮機的排放側(cè)的過熱程度，B是大于等于A且小于等于6的任何值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪冷凍機，還包括:相分離器，將從所述冷凝器導(dǎo)出的液相制冷劑和氣相制冷劑進行分離，將所述氣相制冷劑排放到所述壓縮機中，且將所述液相制冷劑排放到所述蒸發(fā)器中； 其中所述膨脹閥包括:第一膨脹閥，設(shè)置在所述冷凝器與所述相分離器之間；及第二膨脹閥，設(shè)置在所述相分離器與所述蒸發(fā)器之間；并且 如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑被吸入到所述壓縮機中，則該控制器減小所述第一膨脹閥和所述第二膨脹閥的至少一個的開度，以減少所述蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪冷凍機，其中所述壓縮機包括低壓壓縮單元和高壓壓縮單元，由所述相分離器分離的氣相制冷劑被引入所述高壓壓縮單元，從所述蒸發(fā)器排放的制冷劑先被引入所述低壓壓縮單元，之后被引入所述高壓壓縮單元。
10.一種渦輪冷凍機，包括: 壓縮機，用來壓縮制 冷劑；冷凝器，在從所述壓縮機導(dǎo)出的制冷劑與冷凝水之間進行熱交換； 蒸發(fā)器，在從所述冷凝器導(dǎo)出的制冷劑與冷凍水之間進行熱交換； 膨脹閥，設(shè)置在所述冷凝器與所述蒸發(fā)器之間；以及 控制器，具有:正?？刂颇Ｊ?，其中基于所述冷凝器中的制冷劑的水平來調(diào)節(jié)所述膨脹閥的開度；以及緊急控制模式，其中如果基于制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以及所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度判斷液相制冷劑被吸入到所述壓縮機中，則調(diào)節(jié)所述膨脹閥的開度以減少所述蒸發(fā)器中的液相制冷劑的水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪冷凍機，還包括沿制冷劑的水平的增長方向位于不同高度的至少兩個或更多個電容式傳感器，以在所述正?？刂颇Ｊ街懈袦y所述冷凝器中的制冷劑的水平。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪冷凍機，其中制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化以預(yù)定時間間隔進行測量，并通過制冷劑的當(dāng)前蒸發(fā)壓力的變化與制冷劑的先前蒸發(fā)壓力的變化的加權(quán)平均值加以確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪冷凍機，其中如果制冷劑的蒸發(fā)壓力的變化等于或小于預(yù)定值且所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度等于或小于預(yù)定溫度，則所述控制器控制所述膨脹閥以減小所述膨脹閥的開度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的渦輪冷凍機，其中由所述控制器調(diào)節(jié)的所述膨脹閥的開度通過將所述膨脹閥的開度的當(dāng)前值乘以由如下等式3確定的加權(quán)值R來確定: 等式2
R=1-(A-C) /B 這里，A對應(yīng)于所述預(yù)定溫度，C對應(yīng)于當(dāng)前測量的壓縮機的排放側(cè)的過熱程度，B是大于等于A且小于等于6 的任何值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪冷凍機，其中如果在所述膨脹閥的開度減小的狀態(tài)下經(jīng)過了預(yù)定時間之后，所述壓縮機的排放側(cè)的過熱程度大于所述預(yù)定溫度，則所述控制器在所述正?？刂颇Ｊ街羞\行所述渦輪冷凍機。
【文檔編號】F25B1/10GK103808052SQ201310072152
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】金哲民 申請人:Lg電子株式會社