用于吸收式制冷系統(tǒng)的電子控制的系統(tǒng)和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于吸收式制冷系統(tǒng)的電子控制的系統(tǒng)和設(shè)備
[0001 ] 發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及一種用于吸收式制冷機(jī)器的電子控制的系統(tǒng)和設(shè)備。氨/水型吸收式機(jī)器是優(yōu)選實(shí)施例和用于披露本發(fā)明的示例，但制冷劑/吸收劑(例如水和鋰/溴化物)的其他組合可以很容易地被用來(lái)實(shí)施本發(fā)明。通過(guò)使用多個(gè)螺線管閥來(lái)精確地控制該機(jī)器內(nèi)液體的流動(dòng)、以及制冷劑到吸收劑(例如氨/水溶液)的濃度。這些螺線管通過(guò)具有附設(shè)的流體水平傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器以及其他環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器的微處理器控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制。
[0003]常規(guī)的吸收式制冷機(jī)器使用固定濃度的制冷劑/吸收劑混合物。在氨/水吸收循環(huán)中，該混合物中的氨的濃度確定所發(fā)生的冷卻的溫度，越低的氨濃度導(dǎo)致越低的冷卻溫度。吸收式深冷器在較冷的蒸發(fā)器溫度具有較低的效率，所以可以通過(guò)將蒸發(fā)器溫度匹配成接近用于被冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)能量節(jié)約。此外，對(duì)于應(yīng)用而言常見(jiàn)的是在不同的時(shí)間要求不同的冷卻溫度。還希望的是能夠改變氨/水濃度，以允許機(jī)器在變化的環(huán)境以外的溫度下操作。因此，所希望的是具有一種可以在不同的溫度下進(jìn)行冷卻的吸收式制冷系統(tǒng)，其中這樣的冷卻溫度是用電子學(xué)方法可變的。
[0004]參考圖1中的框圖，普通氨吸收式制冷機(jī)器100由發(fā)生器110、冷凝器120、蒸發(fā)器140以及吸收器160構(gòu)成。該發(fā)生器和冷凝器在較高的壓力下操作，而該蒸發(fā)器和吸收器是處于較低的壓力。多個(gè)流動(dòng)控制裝置130、150和180是必需的，以控制這些部件之間的流動(dòng)。在發(fā)生冷卻時(shí)，裝置130控制從該冷凝器到蒸發(fā)器的液氨的流動(dòng)。在氨氣被吸收到氨/水溶液中時(shí)，裝置150控制進(jìn)入吸收器160的氨氣的流動(dòng)。裝置180控制進(jìn)入吸收器160的稀氨/水溶液的流動(dòng)。這些流動(dòng)控制裝置可以是毛細(xì)管、膜、針或其他這樣的限流裝置。這些裝置的問(wèn)題在于它們易于發(fā)生機(jī)械故障或堵塞，這可能導(dǎo)致機(jī)器的故障。可能需要復(fù)雜的過(guò)濾機(jī)制來(lái)防止這樣的故障，并且這些有助于維護(hù)成本。毛細(xì)管可能太大而在大的機(jī)器中不實(shí)用，由于所涉及的高壓力，大直徑是必需的，并且因此長(zhǎng)的管長(zhǎng)度是必需的。在使用這種長(zhǎng)管的情況下還增加了氨泄露的風(fēng)險(xiǎn)。所有這些流體流動(dòng)裝置的另一個(gè)問(wèn)題是，它們具有固定的操作并且無(wú)法根據(jù)變化的操作條件進(jìn)行調(diào)整，并且它們是不精確的。在氨吸收式制冷機(jī)器中的現(xiàn)有流體流動(dòng)控制方法不允許根據(jù)機(jī)器的實(shí)時(shí)需求來(lái)對(duì)這些不同的部件精確配給流體。吸收式制冷機(jī)器是對(duì)環(huán)境溫度條件非常敏感的，并且它們的性能曲線隨環(huán)境溫度變化很大。這是因?yàn)?，后冷卻過(guò)程(其中從吸收器除去廢熱)是對(duì)環(huán)境溫度敏感的。微調(diào)和調(diào)整傳送到吸收式制冷機(jī)器的各個(gè)部件的溶液的精確數(shù)量的能力允許該機(jī)器跨越多種不同的溫度條件以較高的效率操作。本發(fā)明尋求通過(guò)提供一種提供準(zhǔn)確、可靠且低維護(hù)的流體控制方法的手段以及一種用電子學(xué)方法調(diào)整制冷劑/吸收劑溶液濃度的手段來(lái)改善現(xiàn)有吸收式制冷機(jī)器的上述缺點(diǎn)。
[0005]發(fā)明披露內(nèi)容
[0006]圖1的框圖中所展示的正常氨吸收式制冷機(jī)器要求氨栗，該氨栗將其濃溶液從吸收器(160)栗送到發(fā)生器(110)。氨栗是昂貴的，而且易于發(fā)生機(jī)械故障。此外，氨栗不能很好地按比例縮小到小尺寸，并且因此這是對(duì)于生產(chǎn)廉價(jià)的、容量較小的氨吸收式制冷機(jī)器的限制因素。由諸位發(fā)明人開(kāi)發(fā)的在此披露的機(jī)器不需要任何氨栗，這樣的栗被一系列腔室和螺線管閥代替。
[0007]圖2中所展示的本發(fā)明是一種氨吸收式制冷機(jī)器的示例實(shí)施例，該氨吸收式制冷機(jī)器使用多個(gè)脈沖寬度調(diào)制螺線管閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的節(jié)流閥/流體控制裝置以控制發(fā)生器與吸收器之間、以及冷凝器與蒸發(fā)器之間的流動(dòng)。此外，該氨吸收式制冷機(jī)器不需要分立的氨栗。該氨吸收式制冷機(jī)器還具有允許通過(guò)電子控制來(lái)動(dòng)態(tài)地改變氨溶液的濃度的任選特征。系統(tǒng)200包括具有流體水平(225)和流體水平傳感器(230)的發(fā)生器(220)。將熱量施加到發(fā)生器(220)，致使氨氣流入到冷凝器(235)中，該冷凝器具有流體水平(240)和流體水平傳感器(245)。流體水平傳感器可以使用任何合適的電子流體水平感測(cè)技術(shù)。優(yōu)選實(shí)施例使用了光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器檢測(cè)由于在光學(xué)接口處存在液體造成的棱鏡狀表面的全內(nèi)反射的變化?？梢杂糜谌魏伪绢I(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他手段來(lái)檢測(cè)流體水平。
[0008]系統(tǒng)200采用了一系列的腔室來(lái)將該濃氨溶液從低壓力的區(qū)域移動(dòng)至高壓力的區(qū)域。這些腔室在濃氨/水溶液進(jìn)入該發(fā)生器之前容納該溶液，因此它們被稱為“前置室”。吸收器(265)可以典型地在約3巴的壓力范圍內(nèi)操作，而發(fā)生器(220)可以典型地在約10巴的范圍內(nèi)操作。代替通常情況下的氨栗本發(fā)明使用周期性分批過(guò)程，其中濃溶液最初進(jìn)入第一前置室、前置室1(280)，在該第一前置室中該濃溶液被稍微溫?zé)帷＿@是為了防止氨在其到達(dá)發(fā)生器(220)之前迅速沸騰。圖2中的第二前置室、前置室2(205)通常處于較高的壓力下，但當(dāng)溶液水平(210)比由液體水平傳感器(215)確定的水平更低時(shí)，電子螺線管閥(284)被打開(kāi)。這致使壓力在這兩個(gè)前置室之間均衡。前置室2(205)被定位成低于前置室I (280)，并且由于壓力已被均衡，允許濃液體在重力影響下向下運(yùn)行到前置室2(205)。一旦前置室2(205)中的液體水平升高，液體水平傳感器(215)發(fā)送用于關(guān)閉螺線管閥(284)的信號(hào)，并且不會(huì)再有溶液從前置室I (280)向下運(yùn)行到前置室2(205)。止回閥(282)防止從前置室2(205)到前置室1(280)的任何逆流。
[0009]將熱量施加到前置室2(205)，致使從氨/水溶液產(chǎn)生蒸汽壓力，這造成在該區(qū)域中的較高壓力并且驅(qū)動(dòng)所有液體進(jìn)入發(fā)生器(220)。當(dāng)發(fā)生器(220)中的流體水平(225)上升超過(guò)流體水平傳感器(230)時(shí)，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制過(guò)程對(duì)螺線管閥(286)精確地加以脈沖。該脈沖波形是通過(guò)電子處理器(380-圖3)確定的，這樣的波形是這樣的以致給吸收器(265)傳送精確數(shù)量的稀液體。稍后詳述確定該波形所借助的手段。有待傳送的液體量是由電子處理器(380-圖3)響應(yīng)于諸如所需的冷卻功率或冷卻溫度、環(huán)境溫度、機(jī)器壓力和溫度的環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)確定的。這允許用其他吸收式深冷器目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)的細(xì)微化優(yōu)化。
[0010]冷凝器(235)對(duì)從發(fā)生器(220)傳送的氨氣進(jìn)行冷凝，并且收集經(jīng)冷凝的氨以形成流體水平(240)。當(dāng)流體水平(240)到達(dá)流體水平傳感器(245)時(shí)，該傳感器將該狀態(tài)傳達(dá)至電子處理器(380-圖3)，該電子處理器隨后控制螺線管閥(250)來(lái)將精確數(shù)量的液體傳送到蒸發(fā)器。液體的確切“配給”是通過(guò)該處理器使用軟件算法來(lái)確定的，該軟件算法包括諸如環(huán)境溫度條件、冷卻功率和/或冷卻溫度要求、內(nèi)部壓力的測(cè)量、機(jī)器的溫度和流體水平的數(shù)據(jù)。該電子處理器通過(guò)螺線管閥(250)的脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)這種精確配給。
[0011]本發(fā)明允許在機(jī)器的操作過(guò)程中該氨/水溶液的濃度響應(yīng)變化的需求和環(huán)境條件而改變。這受助于通過(guò)圖2中展示的氨貯存室添加或去除