具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，其包括：一冷卻裝置，包括一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一冷卻流路和一在冷卻流路內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹器及蒸發(fā)器的冷卻劑，工作流體在流體管路內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器與冷卻劑進(jìn)行熱交換；一控制器，與冷卻裝置電連接，用于控制冷卻裝置，進(jìn)而控制工作流體的溫度；一除霜單元，包括一設(shè)置在冷卻流路且位于壓縮機(jī)與冷凝器之間的切換閥，以及一與切換閥連接的除霜流路，冷卻劑流經(jīng)切換閥后能選擇性地流入冷卻流路及除霜流路兩者中之一，冷卻劑流經(jīng)除霜流路后先流經(jīng)蒸發(fā)器再回流至壓縮機(jī)。因此，本發(fā)明冷卻系統(tǒng)不需通過加熱器即可快速地進(jìn)行除霜。
【專利說明】
具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種能提供0°C以下工作流體的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子元件或其組成的電子裝置(例如芯片、集成電路、印刷電路等等)在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，待測(cè)物的耐受溫度通常為相當(dāng)重要的檢測(cè)項(xiàng)目，即需檢測(cè)待測(cè)物在某一特定溫度范圍內(nèi)是否能正常運(yùn)作?？上攵谇笆鰴z測(cè)過程中，需利用一溫度控制系統(tǒng)盡可能地將待測(cè)物的溫度準(zhǔn)確地控制到設(shè)定溫度。
[0003]現(xiàn)有的一種溫度控制系統(tǒng)是由一冷卻裝置冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，并將冷卻后的工作流體導(dǎo)引至一待測(cè)物周圍，以冷卻該待測(cè)物。
[0004]然而，當(dāng)該工作流體溫度非常低時(shí)，該工作流體可能會(huì)在該流體管路內(nèi)壁開始結(jié)霜，若結(jié)霜層越來越厚，會(huì)進(jìn)而影響到輸出流量，甚至完全塞住，使該溫度控制系統(tǒng)無法正常運(yùn)作，此時(shí)進(jìn)行除霜的方式是將系統(tǒng)關(guān)閉而使該工作流體在室溫環(huán)境下慢慢回溫至0°C以上，進(jìn)而使該流體管路內(nèi)結(jié)霜的部分慢慢解凍，但此除霜方式相當(dāng)耗時(shí)?；蛘?，也可通過由一加熱器加快該工作流體的回溫速度，進(jìn)而提升除霜效率，但此方式成本較高且耗能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，不需通過上述加熱器，即可快速地進(jìn)行除霜。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)包括一冷卻裝置、一控制器和一除霜單元，冷卻裝置包括一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一冷卻流路和一在所述冷卻流路內(nèi)流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器與所述冷卻劑進(jìn)行熱交換;控制器與所述冷卻裝置電連接，用于控制所述冷卻裝置，進(jìn)而控制所述工作流體的溫度;除霜單元包括一設(shè)置在所述冷卻流路且位于所述壓縮機(jī)與所述冷凝器之間的切換閥，以及一與所述切換閥連接的除霜流路，所述冷卻劑流經(jīng)所述切換閥后能選擇性地流入所述冷卻流路及所述除霜流路兩者中之一，所述冷卻劑流經(jīng)所述除霜流路后先流經(jīng)所述蒸發(fā)器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0007]因此，在冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻作用時(shí)，切換閥使冷卻劑在冷卻流路內(nèi)依序循環(huán)流經(jīng)壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹器及蒸發(fā)器，使得工作流體與流經(jīng)蒸發(fā)器的冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻。當(dāng)流體管路需進(jìn)行除霜時(shí)，只要切換該切換閥而使冷卻劑在流經(jīng)切換閥后經(jīng)由除霜流路而流至蒸發(fā)器再回流至壓縮機(jī)，如此一來，流經(jīng)蒸發(fā)器的冷卻劑具有高溫，且其溫度可由控制器控制，因此流經(jīng)蒸發(fā)器的工作流體可與冷卻劑進(jìn)行熱交換而快速升溫，進(jìn)而達(dá)到快速除霜功效。
[0008]較佳地，所述冷卻裝置還包括至少一附加冷凝器，自所述切換閥流入所述冷卻流路的所述冷卻劑依序先流經(jīng)所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0009]更佳地，所述至少一附加冷凝器中包括一第一附加冷凝器和一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置還包括一相分離器和一附加膨脹器，自所述切換閥流入所述冷卻流路的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器和所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器，且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。
[0010]因此，冷卻系統(tǒng)可產(chǎn)生更加良好的冷卻效果，且可避免壓縮機(jī)產(chǎn)生液壓縮。此外，工作流體在流體管路內(nèi)可先流經(jīng)至少一附加冷凝器進(jìn)行熱交換再流經(jīng)蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，不但能更加提升工作流體的冷卻速度、使冷卻系統(tǒng)達(dá)到0°C以下的工作流體輸出，還能提升除霜效率。
[0011]較佳地，所述工作流體在所述流體管路內(nèi)先流經(jīng)所述至少一附加冷凝器進(jìn)行熱交換，再流經(jīng)所述蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換使所述冷卻系統(tǒng)達(dá)到o°c以下的工作流體輸出。
[0012]較佳地，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0013]較佳地，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述蒸發(fā)器的一內(nèi)部溫度來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0014]較佳地，所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度、所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量以及所述蒸發(fā)器的一內(nèi)部溫度來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0015]較佳地，所述冷卻裝置還包括至少一附加冷凝器，所述工作流體與所述蒸發(fā)器以及所述至少一附加冷凝器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還采取另一種技術(shù)方案:一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)包括一冷卻裝置、一控制器和一除霜單元;冷卻裝置包含有一具有一馬達(dá)的壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一冷卻流路，以及一能在所述冷卻流路內(nèi)流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器而與所述冷卻劑進(jìn)行熱交換;控制器與所述冷卻裝置電連接，用于控制所述壓縮機(jī)的所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制所述工作流體的溫度以調(diào)整一待測(cè)物的溫度;除霜單元包括一切換閥，以及一與所述切換閥連接的除霜流路，所述冷卻劑流經(jīng)所述切換閥后能選擇性地流入所述冷卻流路及所述除霜流路兩者中之一，所述冷卻劑由所述除霜流路而在流經(jīng)所述壓縮機(jī)后流經(jīng)所述蒸發(fā)器以對(duì)所述流體管路進(jìn)行除霜。
[0017]較佳地，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一第一較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)方框圖；
[0019]圖2是本發(fā)明該第一較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)的一冷卻裝置與一除霜單元，以及一工作流體、一流體管路與一待測(cè)物的示意圖，是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻作用的狀態(tài)；
[0020]圖3與圖2類似，不同的是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行除霜作用的狀態(tài)；
[0021]圖4是本發(fā)明一第二較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)的一冷卻裝置與一除霜單元，以及一工作流體與一流體管路的示意圖，是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻作用的狀態(tài)；
[0022]圖5與圖4類似，不同的是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行除霜作用的狀態(tài)；
[0023]圖6是本發(fā)明一第三較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)的一冷卻裝置與一除霜單元，以及一工作流體與一流體管路的示意圖，是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻作用的狀態(tài)；
[0024]圖7與圖6類似，不同的是顯示該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行除霜作用的狀態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]有關(guān)本發(fā)明所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)造、特點(diǎn)、組裝或使用方式，將在后續(xù)的實(shí)施方式中詳細(xì)說明。然而，在本發(fā)明領(lǐng)域中具有公知常識(shí)者應(yīng)能了解，這些詳細(xì)說明以及實(shí)施本發(fā)明所列舉的特定實(shí)施例，僅用于說明本發(fā)明，并不能用于限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
[0026]如圖1至圖3所示，本發(fā)明一第一較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)10包括一冷卻裝置20、一控制器30和一除霜單元40。冷卻系統(tǒng)10還可以進(jìn)一步包括(但不限于)一功率因素校正器50(power factor corrector;簡(jiǎn)稱PFC)，冷卻裝置20通過功率因素校正器50與一電源60電連接。
[0027]冷卻系統(tǒng)10用于將一流體管路72內(nèi)即將被導(dǎo)引至一待測(cè)物74的工作流體76(可為氣體或液體)冷卻至一由用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，換言之，工作流體76受冷卻系統(tǒng)10冷卻后，用于調(diào)整待測(cè)物74的溫度。然而，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)并不限于用于冷卻待測(cè)物，也可應(yīng)用于其他需要準(zhǔn)確溫度的工作流體的工序或系統(tǒng)。
[0028]冷卻裝置20符合冷凍空調(diào)原理，其包括一壓縮機(jī)21、一冷凝器22、一膨脹器23、一蒸發(fā)器24、一冷卻流路25、一能在冷卻流路25內(nèi)依序循環(huán)流經(jīng)壓縮機(jī)21、冷凝器22、膨脹器23和蒸發(fā)器24的冷卻劑26，以及兩變頻器27、28。冷卻劑26可根據(jù)使用需求采用任一市售的冷卻劑，或混合兩種以上市售的冷卻劑。
[0029]壓縮機(jī)21可采用市售的旋轉(zhuǎn)式可變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，具有一與變頻器27電連接的馬達(dá)212，變頻器27能控制馬達(dá)212的轉(zhuǎn)速。在本實(shí)施例中，變頻器27通過功率因素校正器50與電源60電連接，功率因素校正器50可采用市售的具有功率因素校正功能的集成電路，功率因素校正器50可接收具有大電壓范圍的交流電，且可在一大頻率范圍內(nèi)動(dòng)作，并可輸出固定電壓的直流電。電源60可為全球主要使用地區(qū)的市電，功率因素校正器50接收電源60提供的交流電，并輸出直流電至變頻器27，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)212。本實(shí)施例雖采用變頻器27達(dá)到節(jié)能效果，但非變頻式壓縮機(jī)也可應(yīng)用于此冷卻系統(tǒng)而不采用變頻器27;簡(jiǎn)而言之，變頻器27可根據(jù)具體情況選擇、設(shè)置。
[0030]如圖2所示，在冷卻系統(tǒng)10進(jìn)行冷卻作用時(shí)，壓縮機(jī)21以馬達(dá)212為動(dòng)力將低溫低壓的氣態(tài)冷卻劑26壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷卻劑26，并提供動(dòng)力使冷卻劑26循環(huán)流動(dòng)。冷凝器22利用冷卻介質(zhì)(通常為空氣)使高溫高壓的氣態(tài)冷卻劑26散熱進(jìn)而冷卻成中溫高壓的液態(tài)冷卻劑26，且冷凝器22具有一幫助冷卻劑26散熱的風(fēng)扇222。膨脹器23(例如毛細(xì)管)用于將中溫高壓的液態(tài)冷卻劑26降壓成中溫低壓的液態(tài)冷卻劑26，使冷卻劑26可在流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)吸熱并蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)冷卻劑26。在此狀況下，工作流體76在流體管路72內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)會(huì)與蒸發(fā)器24內(nèi)的冷卻劑26進(jìn)行熱交換而冷卻。
[OO31 ] 控制器30具有一第一輸出端31、一第二輸出端32和多個(gè)輸入端33，第一輸出端31與變頻器27電連接，第二輸出端32與變頻器28電連接，多個(gè)輸入端33分別用于接收多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)，例如用戶所設(shè)定的目標(biāo)溫度、蒸發(fā)器24的內(nèi)部溫度、工作流體76在流體管路72內(nèi)的流量，以及壓縮機(jī)21的入口壓力及出口壓力等?？刂破?0是選擇性地依據(jù)這些系統(tǒng)參數(shù)中至少其中一個(gè)而由第一輸出端31送出控制馬達(dá)212轉(zhuǎn)速的信號(hào)，并由第二輸出端32送出控制風(fēng)扇222轉(zhuǎn)速的信號(hào)，進(jìn)而控制工作流體76的溫度。冷卻裝置20也可不設(shè)置變頻器28，只要風(fēng)扇222采用具有多段轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇即可。需說明的是，控制器30采用的系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)量及型態(tài)取決于冷卻系統(tǒng)10的實(shí)際使用需求，可比前述的系統(tǒng)參數(shù)更多或更少，且不限于前述的系統(tǒng)參數(shù)。以下將詳述前述各系統(tǒng)參數(shù)與工作流體溫度的關(guān)系。
[0032]目標(biāo)溫度為系統(tǒng)欲輸出至待測(cè)物74的工作流體溫度，冷卻裝置20若可輸出接近目標(biāo)溫度的工作流體，后續(xù)再由一加熱器調(diào)整工作流體溫度時(shí)則僅需小幅度地改變工作流體溫度，這樣將降低加熱器的能量消牦。最佳狀態(tài)為冷卻裝置20輸出的工作流體溫度在傳輸損牦后盡可能接近且低于目標(biāo)溫度，再靠加熱器加熱調(diào)整至目標(biāo)溫度。
[0033]蒸發(fā)器24為工作流體主要進(jìn)行熱交換的地方，一般而言，工作流體流經(jīng)蒸發(fā)器24后可達(dá)到接近蒸發(fā)器24的溫度，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度)，若目標(biāo)溫度低于蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度時(shí)，通常需加快壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速及冷凝器22的風(fēng)扇222轉(zhuǎn)速;反之則相反。
[0034]當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定溫度輸出狀態(tài)時(shí)，若加大工作流體的流量，因?yàn)檎舭l(fā)器24能從工作流體帶走的熱能為一定，將造成輸出溫度上升，此時(shí)若需維持相同輸出溫度，一般可加快壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速;反之則相反。故系統(tǒng)的控制包括此參數(shù)(工作流體的流量)時(shí)，有助于在工作流體的流量變化時(shí)，同步改變壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速及冷凝器22的風(fēng)扇222轉(zhuǎn)速，以快速達(dá)到目標(biāo)溫度。
[0035]在冷卻裝置20啟動(dòng)時(shí)，通常壓縮機(jī)21的入口壓力與出口壓力相當(dāng)接近，因壓縮機(jī)21有一定的壓縮比，此時(shí)較大入口壓力會(huì)對(duì)壓縮機(jī)21造成很大的負(fù)載，故啟動(dòng)時(shí)壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速不能太高，待壓縮機(jī)21的入口壓力降低至一定數(shù)值后，才可再增加壓縮機(jī)21的馬達(dá)212轉(zhuǎn)速，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(壓縮機(jī)的入口壓力)，以免系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)造成壓縮機(jī)21過載。
[0036]—般在壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，可提高冷卻效率進(jìn)而得到較低的輸出溫度，但冷卻裝置因安全性考慮會(huì)有最高壓力的限制(通常超過最高壓力時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷電)，所以在提高壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速時(shí)需注意壓縮機(jī)的出口壓力，一般每增加一定轉(zhuǎn)速后需等待一段時(shí)間，至壓力穩(wěn)定后或低于某一數(shù)值后再提高轉(zhuǎn)速，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(壓縮機(jī)的出口壓力)，以在不超出安全工作壓力之下快速得到較低的輸出溫度。
[0037]在不同工作流體流量之下，目標(biāo)溫度與工作流體因流經(jīng)該蒸發(fā)器24而冷卻后的溫度存在一定的溫差，故系統(tǒng)的控制需包括此參數(shù)(工作流體在流體管路內(nèi)流經(jīng)蒸發(fā)器后的溫度)，使得工作流體在傳送至待測(cè)物74時(shí)的溫度很接近目標(biāo)溫度。
[0038]此外，前述各種系統(tǒng)參數(shù)可利用設(shè)置在系統(tǒng)中各種市售的溫度、壓力、流量等傳感器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量取得。
[0039]除霜單元40包括一設(shè)置在冷卻流路25且位于壓縮機(jī)21與冷凝器22之間的切換閥41，以及一連接切換閥41的除霜流路43，冷卻劑26流經(jīng)切換閥41后能選擇性地流入冷卻流路25和除霜流路43兩者中之一。換言之，通過切換該切換閥41，冷卻劑26可如圖2所示地循環(huán)流動(dòng)在冷卻流路25內(nèi)；或，如圖3所示，冷卻劑26也可在流經(jīng)切換閥41后經(jīng)由除霜流路43，然后先流經(jīng)蒸發(fā)器24再回流至壓縮機(jī)21。
[0040]當(dāng)冷卻劑26如圖3所示地在除霜流路43進(jìn)行除霜作業(yè)，同時(shí)停止冷卻流路25內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，壓縮機(jī)21送出的高溫冷卻劑26不會(huì)受到冷凝器22冷卻而直接送入蒸發(fā)器24，此使用狀態(tài)特別適用于流體管路72內(nèi)結(jié)霜的情況下，由于流經(jīng)蒸發(fā)器24的冷卻劑26具有高溫，且其溫度可由控制器30控制，因此，流經(jīng)蒸發(fā)器24的工作流體76可與冷卻劑26進(jìn)行熱交換而快速升溫，進(jìn)而達(dá)到快速除霜的功效。舉例而言，當(dāng)壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高時(shí)可得到較高溫的冷卻劑輸出，反之相反，因此可視結(jié)霜嚴(yán)重程度而通過控制器調(diào)整壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速。此夕卜，由于工作流體76在溫度非常低時(shí)(如<-10°C)，工作流體76可能會(huì)在流體管路72內(nèi)壁開始結(jié)霜，若結(jié)霜層越來越厚，會(huì)進(jìn)而影響到輸出流量，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，控制器30可以根據(jù)工作流體76在流體管路72內(nèi)的流量來切換該切換閥41以選擇是否進(jìn)行除霜;其中切換閥41的操作也可根據(jù)一時(shí)間表除霜或手動(dòng)操作，不以此為限。
[0041]如圖4、圖5所示，本發(fā)明一第二較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)與第一較佳實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)10類似，不同的是本實(shí)施例的冷卻裝置20’還包括一具有雙重管路設(shè)計(jì)的附加冷凝器91，且可選擇性地使用包含超過一種氣態(tài)冷卻劑的混合冷卻劑。
[0042]如圖4所示，在進(jìn)行冷卻作用時(shí)，氣態(tài)冷卻劑26A在壓縮機(jī)21內(nèi)受到壓縮然后流經(jīng)切換閥41之后，冷卻劑26A在冷卻流路25內(nèi)先流經(jīng)冷凝器22，在冷凝器22內(nèi)，氣體的壓縮熱被吸收，因此部分或全部的氣態(tài)冷卻劑26A產(chǎn)生冷凝作用。然后，冷卻劑26A流過附加冷凝器91的一第一管路，且在流經(jīng)膨脹器23之后，再流入蒸發(fā)器24，壓縮的冷卻劑在蒸發(fā)器24內(nèi)膨脹并因此而吸收熱能。由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑26B經(jīng)由附加冷凝器91的一第二管路回流至壓縮機(jī)21，同時(shí)冷卻劑26B因持續(xù)膨脹會(huì)再額外吸取熱能，因此更有助于流經(jīng)附加冷凝器91第一管路的氣態(tài)冷卻劑26A的冷凝作用。
[0043]為了便于說明并簡(jiǎn)化圖式，圖4及圖6中以粗實(shí)線及細(xì)實(shí)線分別表示自壓縮機(jī)21流往蒸發(fā)器24的冷卻劑26A和自蒸發(fā)器24流往壓縮機(jī)21的冷卻劑26B，并同時(shí)表示為冷卻流路25，而以虛線表示冷卻劑未流經(jīng)的除霜流路43。
[0044]如圖4所示，因此，附加冷凝器91可將經(jīng)由冷凝器22冷卻的冷卻劑26A再度冷卻，使得冷卻劑26A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)因溫度較低而將工作流體76降到較低的溫度。此外，自蒸發(fā)器24回流往壓縮機(jī)21的冷卻劑26B，可在流經(jīng)附加冷凝器91的過程中，與冷卻劑26A進(jìn)行熱交換，這樣不但可降低冷卻劑26A的溫度而達(dá)到更好的冷卻效果，也可將回流至壓縮機(jī)21的冷卻劑26B的溫度提高，將有助于冷卻劑26B中呈液態(tài)的部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，以避免壓縮機(jī)21產(chǎn)生液壓縮。
[0045]再者，工作流體76在流體管路72內(nèi)可先流經(jīng)附加冷凝器91及膨脹器23，再流經(jīng)蒸發(fā)器24。如此一來，工作流體76可在流經(jīng)附加冷凝器91時(shí)與其中的冷卻劑26B進(jìn)行熱交換而達(dá)到預(yù)冷卻的效果，以在流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)快速地降溫至所需的溫度，并可使冷卻系統(tǒng)達(dá)到O1以下的工作流體輸出。
[0046]如圖5所示，在進(jìn)行除霜作用時(shí)，由壓縮機(jī)21流出的冷卻劑26A在流經(jīng)切換閥41后經(jīng)由除霜流路43流入蒸發(fā)器24，由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑26B先回流至附加冷凝器91再回流至壓縮機(jī)21，如此一來，冷卻劑26B在流經(jīng)蒸發(fā)器24與附加冷凝器91時(shí)具有高溫，可與工作流體76或流體管路72進(jìn)行熱交換而達(dá)到快速除霜的功效。
[0047]為了便于說明并簡(jiǎn)化圖式，圖5及圖7中以粗實(shí)線表示自壓縮機(jī)21流往蒸發(fā)器24的冷卻劑26A及其流經(jīng)的除霜流路43與部分冷卻流路25，并以細(xì)實(shí)線表示自蒸發(fā)器24流往壓縮機(jī)21的冷卻劑26B及其流經(jīng)的部分冷卻流路25，而以虛線表示冷卻流路25沒有冷卻劑流經(jīng)的部分。
[0048]如圖6、圖7所示，本發(fā)明一第三較佳實(shí)施例所提供的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)與第一較佳實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)10類似，不同的是本實(shí)施例的冷卻裝置20”還包括一第一附加冷凝器92、一具有雙重管路設(shè)計(jì)的第二附加冷凝器95、一置于第一、二附加冷凝器之間的氣液態(tài)相分離器93，以及一附加膨脹器94。本實(shí)施例可使用包含至少兩種氣態(tài)冷卻劑的混合冷卻劑，其中，沸點(diǎn)最高的氣態(tài)冷卻劑可先完全冷凝并在相分離器93內(nèi)與其他冷卻劑分離，其他未冷凝的沸點(diǎn)較低的氣態(tài)冷卻劑會(huì)由相分離器93的氣體出口流出并流入第二附加冷凝器95的一第一管路。
[0049 ]如圖6所示，在進(jìn)行冷卻作用時(shí)，由壓縮機(jī)21流出的冷卻劑26A在流經(jīng)切換閥41后，在冷卻流路25內(nèi)先流經(jīng)冷凝器22而冷卻，再流經(jīng)第一附加冷凝器92而再度冷卻，然后，冷卻劑26A—部分(沸點(diǎn)較高者)已轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，但另一部分(沸點(diǎn)較低者)仍為氣態(tài)，因此再經(jīng)由相分離器93將氣、液態(tài)冷卻劑26A分離。由相分離器93流出的冷卻劑26A呈氣態(tài)的部分先流經(jīng)第二附加冷凝器95的第一管路，以再度冷卻而轉(zhuǎn)變成液態(tài)，再流經(jīng)膨脹器23(例如膨脹閥或毛細(xì)管)而降壓成低壓氣態(tài)冷卻劑，再流入蒸發(fā)器24。由相分離器93流出的冷卻劑26A呈液態(tài)的部分先流經(jīng)附加膨脹器94(例如膨脹閥或毛細(xì)管)而降壓成低壓氣態(tài)冷卻劑，再回流至第二附加冷凝器95，用以冷卻第二附加冷凝器95內(nèi)的氣態(tài)冷卻劑26A而使其變?yōu)橐簯B(tài)。換言之，由相分離器93流出的液態(tài)冷卻劑在流經(jīng)附加膨脹器94后會(huì)經(jīng)由第二附加冷凝器95的一第二管路而以相反于第一管路的流向回流，壓縮的冷卻劑在第二管路內(nèi)膨脹而吸取第一管路內(nèi)未冷凝的氣態(tài)冷卻劑的熱能，因此有助于第一管路內(nèi)沸點(diǎn)較低的氣態(tài)冷卻劑的冷凝作用。自膨脹器23流出的冷卻劑26A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)與工作流體76進(jìn)行熱交換。由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑26B先回流至第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92，再回流至壓縮機(jī)21。
[0050]經(jīng)由這些附加冷凝器92、95的再冷卻作用，本實(shí)施例的冷卻劑26A在流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)因溫度更低可將工作流體76降到更低的溫度。此外，自蒸發(fā)器24回流往壓縮機(jī)21的冷卻劑26B溫度相當(dāng)?shù)?在第一附加冷凝器92內(nèi)通常在-10°C以下；在第二附加冷凝器95內(nèi)通常在-40°C以下)，可在流經(jīng)第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92時(shí)與冷卻劑26A進(jìn)行熱交換(冷卻劑26A自冷凝器22流出時(shí)通常為略高于環(huán)境溫度)，這樣不但可更加降低冷卻劑26A的溫度而達(dá)到更好的冷卻效果，還可將回流至壓縮機(jī)21的冷卻劑26B的溫度提高，將有助于該冷卻劑26B中呈液態(tài)的部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，以避免該壓縮機(jī)21產(chǎn)生液壓縮。
[0051]再者，工作流體76在流體管路72內(nèi)可先流經(jīng)第一附加冷凝器92及第二附加冷凝器95，再流經(jīng)蒸發(fā)器24，如此一來，工作流體76可在流經(jīng)第一、二附加冷凝器92、95時(shí)與其中的冷卻劑26B以及自附加膨脹器94回流至第二附加冷凝器95的冷卻劑進(jìn)行熱交換而達(dá)到預(yù)冷卻的效果，以使流經(jīng)蒸發(fā)器24時(shí)更快速地降溫至所需的溫度。
[0052]如圖7所示，在進(jìn)行除霜作用時(shí)，由壓縮機(jī)21流出的冷卻劑26A在流經(jīng)切換閥41后經(jīng)由除霜流路43流入蒸發(fā)器24，由蒸發(fā)器24流出的冷卻劑26B先回流至第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92再回流至壓縮機(jī)21，如此一來，冷卻劑26B在流經(jīng)蒸發(fā)器24、第二附加冷凝器95與第一附加冷凝器92時(shí)具有高溫，可與工作流體76進(jìn)行熱交換而達(dá)到快速除霜的功效。
[0053]上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)包括: 一冷卻裝置，包括一壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一冷卻流路和一在所述冷卻流路內(nèi)流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器與所述冷卻劑進(jìn)行熱交換； 一控制器，與所述冷卻裝置電連接，用于控制所述冷卻裝置，進(jìn)而控制所述工作流體的溫度； 一除霜單元，包括一設(shè)置在所述冷卻流路且位于所述壓縮機(jī)與所述冷凝器之間的切換閥，以及一與所述切換閥連接的除霜流路，所述冷卻劑流經(jīng)所述切換閥后能選擇性地流入所述冷卻流路及所述除霜流路兩者中之一，所述冷卻劑流經(jīng)所述除霜流路后先流經(jīng)所述蒸發(fā)器再回流至所述壓縮機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻裝置還包括至少一附加冷凝器，自所述切換閥流入所述冷卻流路的所述冷卻劑依序先流經(jīng)所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。3.如權(quán)利要求2所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述至少一附加冷凝器中包括一第一附加冷凝器和一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置還包括一相分離器和一附加膨脹器，自所述切換閥流入所述冷卻流路的所述冷卻劑先流經(jīng)所述冷凝器、所述第一附加冷凝器和所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經(jīng)所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器，且另一部分流經(jīng)所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器，由所述蒸發(fā)器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機(jī)。4.如權(quán)利要求2所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述工作流體在所述流體管路內(nèi)先流經(jīng)所述至少一附加冷凝器進(jìn)行熱交換，再流經(jīng)所述蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換使所述冷卻系統(tǒng)達(dá)到0°C以下的工作流體輸出。5.如權(quán)利要求1所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。6.如權(quán)利要求2所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述蒸發(fā)器的一內(nèi)部溫度來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。7.如權(quán)利要求3所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機(jī)具有一馬達(dá)，所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度、所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量以及所述蒸發(fā)器的一內(nèi)部溫度來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。8.如權(quán)利要求1所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻裝置還包括至少一附加冷凝器，所述工作流體與所述蒸發(fā)器以及所述至少一附加冷凝器內(nèi)的所述冷卻劑進(jìn)行熱交換而冷卻。9.一種具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻一流體管路內(nèi)的工作流體，其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)包括: 一冷卻裝置，包含有一具有一馬達(dá)的壓縮機(jī)、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發(fā)器、一冷卻流路，以及一能在所述冷卻流路內(nèi)流經(jīng)所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發(fā)器的冷卻劑，所述工作流體在所述流體管路內(nèi)流經(jīng)所述蒸發(fā)器而與所述冷卻劑進(jìn)行熱交換； 一控制器，與所述冷卻裝置電連接，用于控制所述壓縮機(jī)的所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制所述工作流體的溫度以調(diào)整一待測(cè)物的溫度； 一除霜單元，包括一切換閥，以及一與所述切換閥連接的除霜流路，所述冷卻劑流經(jīng)所述切換閥后能選擇性地流入所述冷卻流路及所述除霜流路兩者中之一，所述冷卻劑由所述除霜流路而在流經(jīng)所述壓縮機(jī)后流經(jīng)所述蒸發(fā)器以對(duì)所述流體管路進(jìn)行除霜。10.如權(quán)利要求9所述的具有除霜功能的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器依據(jù)一目標(biāo)溫度及所述工作流體在所述流體管路內(nèi)的流量來控制所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】F25D29/00GK105890268SQ201610080751
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日
【發(fā)明人】圣彼爾·麥克·洛伊, 克里斯塔·赫爾格·雅各, 張盈喬, 李岳穎
【申請(qǐng)人】旺矽科技股份有限公司