專利名稱：制冷機(jī)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷機(jī)，特別是一種熱力泵，其包括具有制冷劑的閉合環(huán)路，在該環(huán)路中依次設(shè)置有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及特別的電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥。此外，本發(fā)明還涉及一種用于操作該制冷機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
開(kāi)頭所述類型的制冷機(jī)基本上是為人所熟知的。制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并使之過(guò)熱，也就是說(shuō)，超過(guò)其飽和溫度。制冷劑的過(guò)熱也意味著，在恒定的壓力下，制冷劑溫度超過(guò)其飽和溫度。過(guò)熱被定義為例如在蒸發(fā)器出口區(qū)域中的制冷劑的實(shí)際溫度和制冷劑的蒸發(fā)溫度或飽和溫度之間的差。
通常，在傳統(tǒng)的制冷機(jī)中預(yù)設(shè)有用于制冷劑過(guò)熱的預(yù)定值，并且，為了一方面實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)優(yōu)化的效率，另一方面確保制冷劑的完全蒸發(fā)，而這樣地調(diào)整過(guò)熱，即過(guò)熱不依賴于其他的工作條件而基本不偏離預(yù)定值。過(guò)熱的典型數(shù)值例如為6K到10K。
在已知的熱力泵中存在的問(wèn)題是，在一定的工作條件下，例如在特別低的外部溫度下，蒸發(fā)的制冷劑溫度在壓縮機(jī)的出口處達(dá)到相當(dāng)高的值，即破壞了壓縮機(jī)中的油(例如，潤(rùn)滑油)和/或造成了壓縮機(jī)的機(jī)械性磨損。這可以導(dǎo)致壓縮機(jī)的損壞，并且需要關(guān)閉熱力泵或壓縮機(jī)。此外，在特別低的外部溫度下，產(chǎn)生蒸發(fā)器凍結(jié)的危險(xiǎn)，這也要求關(guān)閉熱力泵或切換為此目的而設(shè)置在壓縮機(jī)和冷凝器或蒸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換閥(特別是四通轉(zhuǎn)換閥)，以便于蒸發(fā)器的解凍。
為了避免在壓縮機(jī)出口處升高的壓縮終止溫度而關(guān)閉熱力泵，并且為了蒸發(fā)器的解凍而關(guān)閉熱力泵或切換轉(zhuǎn)換閥都關(guān)系到熱力泵的停機(jī)時(shí)間，這削弱了熱力泵的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種具有改善的經(jīng)濟(jì)性的制冷機(jī)，以及一種用于操作該制冷機(jī)的方法。
該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法及根據(jù)權(quán)利要求13所述的制冷機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征尤其在于，在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑的溫度，特別是壓縮終止溫度將通過(guò)過(guò)熱調(diào)節(jié)單元至少間隔性地這樣調(diào)節(jié)，即該溫度不超過(guò)臨界的溫度上限值。
在此，溫度被理解為臨界的溫度上限值，在該溫度時(shí)，由于例如壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油的破壞和/或壓縮機(jī)的機(jī)械磨損將產(chǎn)生損壞壓縮機(jī)的危險(xiǎn)。
通過(guò)將制冷劑溫度調(diào)節(jié)到預(yù)定的目標(biāo)溫度，在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度能夠始終保持在臨界的溫度上限值之下，其中，為了考慮到制冷劑溫度的過(guò)沖特性，預(yù)定的目標(biāo)溫度優(yōu)選地選擇為在臨界的溫度上限值之下的一定數(shù)值。通過(guò)這種方式，有效地避免了壓縮機(jī)的損壞以及從前為保護(hù)壓縮機(jī)而必須關(guān)閉制冷機(jī)。因此，由制冷機(jī)的關(guān)閉或壓縮機(jī)的損壞導(dǎo)致的制冷機(jī)的停機(jī)時(shí)間，以及與之相關(guān)的冷卻功率或加熱功率的損失被最小化。
同時(shí)，制冷劑溫度可以通過(guò)過(guò)熱調(diào)節(jié)單元這樣地調(diào)節(jié)，即該溫度盡可能緊密地靠近溫度上限值，也就是盡可能地高。借此，實(shí)現(xiàn)了作為熱力泵工作的制冷機(jī)的最佳化的加熱功率。此外，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元滿足雙重功能其不僅用于將過(guò)熱調(diào)節(jié)到預(yù)定值上，而且同時(shí)也用于調(diào)節(jié)在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度。
制冷機(jī)的最少停機(jī)時(shí)間以及其優(yōu)化的加熱功率都導(dǎo)致了制冷機(jī)的全年總效率的提高，由此而改善了制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
不需要持續(xù)地進(jìn)行在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度的調(diào)節(jié)，特別是壓縮終止溫度的調(diào)節(jié)。例如，可以僅僅在特別低的外部溫度時(shí)，例如在冬季時(shí)調(diào)節(jié)制冷劑溫度就足夠了，因?yàn)樵谶@樣的條件下，壓縮終止溫度達(dá)到的值導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞的危險(xiǎn)特別高。
本發(fā)明的有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)及附圖中詳細(xì)說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實(shí)施例，制冷機(jī)的環(huán)境溫度，特別是外部溫度被測(cè)量。假如沒(méi)有提供對(duì)制冷劑溫度的持續(xù)的、例如全年的調(diào)節(jié)，那么當(dāng)環(huán)境溫度或外部溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度下限值時(shí)，可以在測(cè)量環(huán)境溫度或外部溫度時(shí)激活該調(diào)節(jié)。因此，制冷劑溫度的調(diào)節(jié)的激活根據(jù)天氣情況來(lái)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，測(cè)量壓縮機(jī)的下游，特別是在壓縮機(jī)出口區(qū)域中的制冷劑溫度。通過(guò)這種方式能夠直接地確定出在壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度是否超出預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度，其中，在壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度是最高的。如果制冷劑溫度超出了該目標(biāo)溫度或者有發(fā)生這類情況的征兆，那么制冷劑溫度可以通過(guò)相關(guān)措施的干預(yù)(將在下文中詳細(xì)說(shuō)明)相應(yīng)地向下調(diào)節(jié)。一旦制冷劑溫度再次處于目標(biāo)溫度的范圍內(nèi)，干預(yù)措施可以再次撤消或終止。
制冷劑溫度以有利的方式通過(guò)在蒸發(fā)器中制冷劑的過(guò)熱的變化來(lái)調(diào)節(jié)。制冷劑的過(guò)熱的提高導(dǎo)致在壓縮機(jī)區(qū)域中制冷劑溫度的升高，特別是壓縮終止溫度的升高，反之，過(guò)熱的減少引起制冷劑溫度的降低。換句話說(shuō)，過(guò)熱并不是被調(diào)節(jié)成一個(gè)一直保持恒定的值，待設(shè)定的過(guò)熱值是變化的，其中過(guò)熱的可變調(diào)節(jié)尤其根據(jù)天氣情況來(lái)實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)過(guò)熱的相應(yīng)變化，在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度在確定的界限內(nèi)這樣地調(diào)節(jié)，即該界限始終處于預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度的范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)最佳化的加熱效率，過(guò)熱優(yōu)選地這樣控制，即在壓縮機(jī)出口的制冷劑溫度盡可能緊密地靠近臨界的溫度上限值，但是不超過(guò)該溫度上限值。因此，在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度構(gòu)成調(diào)節(jié)參數(shù)，而過(guò)熱被描述為變量，并且膨脹閥被描述為相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置。
此外，通過(guò)過(guò)熱的減少能夠降低蒸發(fā)器凍結(jié)的危險(xiǎn)。通過(guò)這種方式將進(jìn)一步減少停機(jī)時(shí)間并進(jìn)一步改善制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
當(dāng)特別是在壓縮機(jī)區(qū)域中被測(cè)量的制冷劑溫度超過(guò)或?qū)⒁^(guò)預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度時(shí)，過(guò)熱可以被減少。因此，在這種情況中，為了調(diào)節(jié)制冷劑溫度，優(yōu)選地在壓縮機(jī)出口上進(jìn)行制冷劑溫度的直接監(jiān)測(cè)。
過(guò)熱以有利的方式基于制冷機(jī)的環(huán)境溫度，尤其是外部溫度來(lái)調(diào)節(jié)。
過(guò)熱由制冷劑的飽和壓力和/或飽和溫度來(lái)確定。例如由于外部溫度的降低而造成的飽和溫度或飽和壓力的下降將導(dǎo)致過(guò)熱的增加，以及因此而導(dǎo)致在壓縮機(jī)中制冷劑溫度的上升，反之，例如由于外部溫度的上升而造成的飽和溫度或飽和壓力的升高將導(dǎo)致過(guò)熱的減少，以及因此而導(dǎo)致在壓縮機(jī)中制冷劑溫度的下降。考慮到環(huán)境溫度或外部溫度，通過(guò)對(duì)過(guò)熱的相應(yīng)調(diào)節(jié)，可以相對(duì)地起到升高或降低壓縮機(jī)中制冷劑溫度的作用。
優(yōu)選地，過(guò)熱通過(guò)相應(yīng)地控制膨脹閥來(lái)改變。增加通過(guò)膨脹閥的制冷劑流量，也就是打開(kāi)膨脹閥，將導(dǎo)致過(guò)熱的減少，反之，關(guān)閉膨脹閥則造成制冷劑流量的減少及過(guò)熱的增加。
可選地或者額外地，為了減少過(guò)熱，在壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度通過(guò)單獨(dú)冷卻壓縮機(jī)中的制冷劑來(lái)降低。通過(guò)這種方式，當(dāng)用于降低制冷機(jī)中的制冷劑溫度的過(guò)熱的減少不充分或不能減少時(shí)，壓縮機(jī)中制冷劑溫度本身可以還是繼續(xù)保持在臨界的溫度上限值之下。
可以通過(guò)將液態(tài)的制冷劑導(dǎo)入到壓縮機(jī)中來(lái)冷卻壓縮機(jī)。使用液態(tài)的制冷劑是特別有利的，因?yàn)樵撘簯B(tài)制冷劑相比壓縮機(jī)中的壓縮氣態(tài)制冷劑具有更低的溫度。
優(yōu)選地，液態(tài)制冷劑特別是壓縮機(jī)的出口區(qū)域中被導(dǎo)入到壓縮的制冷劑中。借此，制冷劑被直接冷卻并由此而間接地降低壓縮機(jī)的溫度。
液態(tài)的制冷劑以有利的方式在冷凝器的下游從環(huán)路中分流并向壓縮機(jī)傳送。制冷劑在穿過(guò)冷凝器之后具有一個(gè)溫度，在該溫度時(shí)制冷劑被液化，因此，該溫度低于壓縮終止溫度，但其同時(shí)比壓縮機(jī)入口處的制冷劑溫度要高。因此，液態(tài)的制冷劑可以噴射到蒸發(fā)的制冷劑中，而且不會(huì)損壞壓縮機(jī)。
通過(guò)權(quán)利要求15所述的根據(jù)本發(fā)明的制冷機(jī)及其有利的設(shè)計(jì)方案將相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)前述優(yōu)點(diǎn)。


接下來(lái)，參照附圖示例性地說(shuō)明本發(fā)明。圖中示出圖1是根據(jù)本發(fā)明的制冷機(jī)的示意圖；圖2是圖1中的制冷機(jī)的制冷劑的log p-H圖及其相關(guān)循環(huán)；圖3是在降低的制冷劑的飽和溫度或降低的制冷劑飽和壓力時(shí)的圖2的log p-H圖；圖4是在升高的制冷劑的液化溫度時(shí)的圖2的log p-H圖；圖5是在降低的過(guò)熱時(shí)的圖3的log p-H圖；圖6是在升高的液化溫度、減少的過(guò)熱以及液態(tài)的制冷劑向壓縮機(jī)輸送時(shí)的圖3的log p-H圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的、在此以熱力泵的功能來(lái)描述的根據(jù)本發(fā)明的制冷機(jī)包括閉合環(huán)路10，該閉合環(huán)路具有制冷劑。在制冷劑環(huán)路10中依次設(shè)置有蒸發(fā)器12、壓縮機(jī)14、冷凝器16以及電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥18。
蒸發(fā)器12和壓縮機(jī)14通過(guò)抽氣管路20相互連接。因?yàn)閴嚎s機(jī)14被設(shè)計(jì)用于僅僅壓縮蒸發(fā)的制冷劑，并且有可能被無(wú)意中滲漏的液態(tài)制冷劑損壞，所以在抽氣管路20中的液體分離器22設(shè)置在壓縮機(jī)14的上游，該液體分離器從制冷劑流中分離并收集在蒸發(fā)器12中沒(méi)有完全蒸發(fā)的和/或在抽氣管路20中已液化的液態(tài)制冷劑。
在抽氣管路20中的四通轉(zhuǎn)換閥24設(shè)置液體分離器22的上游，該四通轉(zhuǎn)換閥同時(shí)也設(shè)置在從壓縮機(jī)14通向冷凝器16的熱氣管路26中。如在本文中所描述的制冷機(jī)如果作為熱力泵，也就是說(shuō)在加熱操作中運(yùn)行，那么在壓縮機(jī)14中加熱的制冷劑流可以在轉(zhuǎn)換閥24的相應(yīng)操作中被切換以用于蒸發(fā)器12的解凍，并被完全地輸送給蒸發(fā)器12?？蛇x地，轉(zhuǎn)換閥24能夠這樣地切換制冷劑流，即制冷機(jī)能夠在致冷操作中運(yùn)行。
旁路管路28在冷凝器16的下游從冷卻環(huán)路10分支出來(lái)，該旁路管道與連接到壓縮機(jī)14上的噴射管路29連接。旁路管路28和噴射管路29實(shí)現(xiàn)液態(tài)制冷劑向壓縮機(jī)14的輸送。為了控制該制冷劑輸送，而設(shè)置有在旁路管路28中設(shè)置的磁閥30。此外，在噴射管路29中可以設(shè)置節(jié)流機(jī)構(gòu)31，例如噴嘴或毛細(xì)管，通過(guò)該節(jié)流機(jī)構(gòu)，待噴射到壓縮機(jī)14中的制冷劑可以減壓，并可以借此額外地冷卻。
通過(guò)旁路管路28和噴射管路29輸送給壓縮機(jī)14的液態(tài)制冷劑噴射到壓縮的制冷劑中，從而以這種方式降低壓縮的制冷劑的溫度，尤其在壓縮機(jī)出口區(qū)域中的溫度。借此可以保護(hù)壓縮機(jī)14避免過(guò)高的溫度，該溫度有可能會(huì)對(duì)壓縮機(jī)14造成損壞。
可選或額外地，向壓縮機(jī)14輸送的液態(tài)的制冷劑也可以通過(guò)在壓縮機(jī)14中相應(yīng)設(shè)計(jì)的冷卻管路來(lái)循環(huán)。這將起到冷卻壓縮機(jī)14自身的作用，然后，壓縮的制冷劑也通過(guò)壓縮機(jī)冷卻。
磁閥30與過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32連接并且由其控制。過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32可以是獨(dú)立的單元，或者被集成在中央熱力泵控制裝置中。
另外，用于控制膨脹閥18的過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32也與膨脹閥連接。膨脹閥18為電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥。
此外，設(shè)置在抽氣管路20上并且與過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32連接的壓力傳送器或壓力傳感器34以及與過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32連接的溫度傳感器36連接在液體分離器22的上游。
通過(guò)壓力傳感器34可以測(cè)量蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑的蒸發(fā)壓力。以制冷劑的熱力屬性及物理屬性上的認(rèn)識(shí)，可以由測(cè)量出的蒸發(fā)壓力計(jì)算出制冷劑的飽和溫度。通過(guò)溫度傳感器36可確定流過(guò)抽氣管路20的過(guò)熱的制冷劑的實(shí)際溫度或抽氣溫度。通過(guò)抽氣溫度和飽和溫度之間的差，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32確定出制冷劑的過(guò)熱。
此外，為了測(cè)量熱力泵的環(huán)境溫度，尤其是外部溫度，溫度傳感器38與過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32連接。
為了測(cè)量由壓縮機(jī)14壓縮的制冷劑的溫度，在壓縮機(jī)出口區(qū)域中另外設(shè)置有與過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32連接的溫度傳感器40。
接下來(lái)，將描述圖1的熱力泵的制冷過(guò)程。
圖2示出了在圖1的熱力泵中使用的制冷劑的log p-H圖，其中制冷劑的壓力p設(shè)定為熱函函數(shù)H的對(duì)數(shù)。飽和液42、飽和氣44的界限以及恒定溫度曲線46都被描繪出來(lái)。
點(diǎn)E描述出在膨脹閥18膨脹后的制冷劑狀態(tài)。在蒸發(fā)器12中進(jìn)行制冷劑的蒸發(fā)E-A以及過(guò)熱A-B。
壓縮機(jī)14用于制冷劑的壓縮B-C，該壓縮伴隨著相應(yīng)的溫度升高。在所示出的實(shí)施例中，制冷劑的溫度通過(guò)壓縮機(jī)14從蒸發(fā)器12的出口處的+10℃升高到+90℃。
在冷凝器16中實(shí)現(xiàn)制冷劑的液化C-D，其中，在所示出的示例中，液化溫度為+50℃?，F(xiàn)在液化的并且溫度僅為50℃的制冷劑隨后通過(guò)膨脹閥18減壓(D-E)，并一直冷卻到0℃。
在圖2所示的實(shí)施例中，過(guò)熱為10K，即正好是點(diǎn)B上的溫度(+10℃)和點(diǎn)A上的溫度(0℃)之間的差。點(diǎn)B上的溫度對(duì)應(yīng)于在抽氣管路中的制冷劑的實(shí)際溫度，并且通過(guò)溫度傳感器36來(lái)測(cè)量。相反，點(diǎn)A上的溫度對(duì)應(yīng)于制冷劑的蒸發(fā)溫度，該蒸發(fā)溫度由通過(guò)壓力傳感器34測(cè)量的制冷劑蒸發(fā)壓力來(lái)確定。
在圖3中示出了一種情況，在該情況時(shí)，由于與圖2中示出的情況相比降低了蒸發(fā)壓力，制冷劑的蒸發(fā)溫度下降了10K，也就是說(shuō)僅為-10℃。例如，蒸發(fā)壓力的這樣的下降可以由較低的外部溫度造成。制冷劑的下降的蒸發(fā)溫度導(dǎo)致了過(guò)熱A-B的升高，該過(guò)熱反過(guò)來(lái)又起到升高壓縮機(jī)14的出口上的制冷劑溫度(點(diǎn)C)的作用。在所示出的實(shí)施例中，壓縮機(jī)出口上的升高的制冷劑溫度為+120℃。
液化溫度的升高也導(dǎo)致了壓縮機(jī)出口C上的制冷劑溫度的升高，在該液化溫度中制冷劑在冷凝器16中被液化。如圖4中舉例示出，與圖2所示的情況相比，在蒸發(fā)溫度保持0℃不變時(shí)，液化溫度從50℃升高到60℃造成在壓縮出口C上的制冷劑溫度從90℃升高到120℃。
當(dāng)升高的制冷劑溫度超過(guò)臨界的溫度上限值時(shí)，壓縮機(jī)出口上的制冷劑溫度的升高存在著問(wèn)題，如前文所述，超過(guò)該臨界的溫度上限值例如會(huì)破壞在壓縮機(jī)14中的潤(rùn)滑油，從而會(huì)損壞壓縮機(jī)14。
根據(jù)本發(fā)明，在壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度的調(diào)節(jié)通過(guò)過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32這樣地實(shí)現(xiàn)，即壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度不超過(guò)前述的臨界的溫度上限值。為此，壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度被調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度，該目標(biāo)溫度設(shè)為略低于臨界的溫度上限值。另外，制冷劑的過(guò)熱A-B以及可選或額外地液態(tài)制冷劑向壓縮機(jī)14中的噴射都被作為變量提供，其中，該過(guò)熱可以通過(guò)膨脹閥18的開(kāi)啟度的變化而改變。
如在圖5中示出的圖表獲悉，從圖3中示出的情況開(kāi)始，也就是從降低的蒸發(fā)溫度-10℃開(kāi)始，壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度C可以通過(guò)制冷劑的過(guò)熱的減少而下降。反之，壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度C可以通過(guò)過(guò)熱的升高而上升。
通過(guò)過(guò)熱的相應(yīng)調(diào)節(jié)，壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度C或壓縮終止溫度可以這樣地在確定的界限之內(nèi)調(diào)節(jié)，即該制冷劑溫度取最大的數(shù)值，但剛好不超出臨界的溫度上限值。借此來(lái)優(yōu)化熱力泵的加熱效率，并且避免了壓縮機(jī)的損壞或熱力泵的關(guān)閉。因此，熱力泵的停機(jī)時(shí)間被最小化。其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了熱力泵的改善的經(jīng)濟(jì)性。
必需的過(guò)熱的調(diào)節(jié)將通過(guò)過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32對(duì)膨脹閥18的相應(yīng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，膨脹閥18的開(kāi)啟，也就是提高通過(guò)膨脹閥18的制冷劑流量將導(dǎo)致過(guò)熱的減少，而在膨脹閥18節(jié)流，也就是降低通過(guò)膨脹閥18的制冷劑流量則提高過(guò)熱。
如果用于降低壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度C的過(guò)熱的減少不充足時(shí)，例如是因?yàn)槌私档偷恼舭l(fā)溫度-10℃之外，還存在升高的液化溫度+60℃，如圖6中所示，那么根據(jù)本發(fā)明附加地產(chǎn)生一種可能性，即制冷劑在壓縮機(jī)14中冷卻，如這已經(jīng)在圖1中相應(yīng)地描述過(guò)。液態(tài)的制冷劑在點(diǎn)B1上向壓縮機(jī)14的輸送起到降低制冷劑的熱函的效果，由此壓縮機(jī)出口C處的壓縮終止溫度能夠從大約140℃下降到90℃。
在壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度的調(diào)節(jié)，將在圖1示出的熱力泵中通過(guò)以下方法來(lái)執(zhí)行在熱力泵工作時(shí)，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32通過(guò)溫度傳感器38持續(xù)地監(jiān)測(cè)外部溫度。此外，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32通過(guò)溫度傳感器36監(jiān)測(cè)抽氣管路20中的實(shí)際制冷劑溫度，并且通過(guò)壓力傳感器34監(jiān)測(cè)抽氣管路20中的實(shí)際蒸發(fā)壓力。根據(jù)測(cè)量出的制冷劑的實(shí)際制冷劑溫度及測(cè)量出的蒸發(fā)壓力，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32確定出制冷劑的當(dāng)前存在的過(guò)熱。必要時(shí)，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32控制膨脹閥18，以便維持住對(duì)于熱力泵正常工作所推薦的過(guò)熱值。
一旦外部溫度超出預(yù)定值，那么過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32通過(guò)溫度傳感器40開(kāi)始監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度。如果壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度超過(guò)或?qū)⒁^(guò)處于臨界的溫度上限值之下的預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度時(shí)，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32將這樣控制膨脹閥18，即提高制冷劑通過(guò)膨脹閥18的流量。因此，過(guò)熱被減少并且隨之將壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度降低到目標(biāo)溫度。為降低壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度，膨脹閥被進(jìn)一步地打開(kāi)。
如果壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度不能通過(guò)過(guò)熱的減少而保持在預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度的范圍內(nèi)，那么過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32額外地激活磁閥30，從而將用于壓縮的制冷劑的冷卻的液態(tài)制冷劑輸送給壓縮機(jī)14。磁閥30的操作根據(jù)壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如果例如基于制冷劑的液化溫度的下降和/或蒸發(fā)壓力的升高而實(shí)現(xiàn)的冷卻來(lái)使壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度下降到預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度以下，那么磁閥30將由過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32再次關(guān)閉，并且終止向壓縮機(jī)14輸送液態(tài)制冷劑。
如果壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度還在繼續(xù)下降，那么過(guò)熱調(diào)節(jié)單元32將通過(guò)對(duì)膨脹閥18的相應(yīng)控制起到降低制冷劑通過(guò)膨脹閥18的流量的作用，以使得制冷劑的過(guò)熱再次回到原始的、推薦的數(shù)值。
通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)，尤其在較冷的外部溫度時(shí)提高了熱力泵的效率，并且擴(kuò)大了熱力泵在較高的液化溫度上及較高的熱容量上的工作范圍。同時(shí)，減少了由超出臨界的溫度上限值帶來(lái)的損壞壓縮機(jī)14的危險(xiǎn)以及蒸發(fā)器12凍結(jié)的危險(xiǎn)。因而最小程度地減少了熱力泵的關(guān)閉階段及解凍。其結(jié)果在于，根據(jù)本發(fā)明的可變的以及尤其根據(jù)天氣情況而進(jìn)行的過(guò)熱調(diào)節(jié)，以及壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度，尤其是壓縮終止溫度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了熱力泵的改善經(jīng)濟(jì)性。
參考標(biāo)識(shí)10制冷劑環(huán)路12蒸發(fā)器14壓縮機(jī)16冷凝器18膨脹閥20抽氣管路22液體分離器24轉(zhuǎn)換閥26熱氣管路28旁路管路29噴射管路30磁閥31節(jié)流機(jī)構(gòu)32過(guò)熱調(diào)節(jié)單元34壓力傳感器36溫度傳感器38溫度傳感器40溫度傳感器42飽和液界限44飽和氣界限46恒定溫度曲線
權(quán)利要求
1.一種用于操作制冷機(jī)，特別是操作熱力泵的方法，所述熱力泵包括具有制冷劑的閉合環(huán)路(10)，在所述環(huán)路中依次設(shè)置有蒸發(fā)器(12)、壓縮機(jī)(14)、冷凝器(16)、以及特別是電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥(18)，其特征在于，在所述壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度通過(guò)過(guò)熱調(diào)節(jié)單元(32)至少間隔性地這樣調(diào)節(jié)，即所述溫度不超過(guò)臨界的溫度上限值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制冷機(jī)的環(huán)境溫度，特別是外部溫度被測(cè)量，并且在調(diào)節(jié)時(shí)考慮到這些因素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了調(diào)節(jié)制冷劑溫度，在所述壓縮機(jī)(14)區(qū)域中的，尤其是所述壓縮機(jī)出口處的制冷劑溫度被測(cè)量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，制冷劑溫度在所述壓縮機(jī)區(qū)域中通過(guò)在所述蒸發(fā)器(12)中的制冷劑的過(guò)熱的變化來(lái)調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述壓縮機(jī)(14)區(qū)域中測(cè)量的制冷劑溫度，尤其是壓縮終止溫度超過(guò)預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度時(shí)，減少過(guò)熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，過(guò)熱根據(jù)所述制冷機(jī)的環(huán)境溫度，尤其是外部溫度來(lái)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，過(guò)熱通過(guò)膨脹閥(18)的相應(yīng)控制來(lái)改變。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度通過(guò)單獨(dú)地冷卻在所述壓縮機(jī)(14)中制冷劑來(lái)降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度通過(guò)所述壓縮機(jī)(14)的冷卻來(lái)降低，尤其是在其出口區(qū)域中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述壓縮機(jī)(14)通過(guò)將液態(tài)制冷劑導(dǎo)入到所述壓縮機(jī)(14)中而冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液態(tài)制冷劑特別是在所述壓縮機(jī)(14)的出口區(qū)域中被導(dǎo)入到壓縮的制冷劑中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，液態(tài)的制冷劑在所述冷凝器( 6)的下游從所述環(huán)路(10)中分流并向所述壓縮機(jī)(14)傳送。
13.一種制冷機(jī)，特別是一種熱力泵，所述熱力泵包括具有制冷劑的閉合環(huán)路(10)，在所述環(huán)路中依次設(shè)置有蒸發(fā)器(12)、壓縮機(jī)(14)、冷凝器(16)、以及特別是電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥(18)，其特征在于，過(guò)熱調(diào)節(jié)單元(32)至少間隔性地這樣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度，即所述溫度不超過(guò)臨界的溫度上限值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制冷機(jī)，其特征在于，設(shè)置有與所述過(guò)熱調(diào)節(jié)裝置(32)連接的第一溫度傳感器(40)，所述第一溫度傳感器用于測(cè)量所述壓縮機(jī)(14)下游的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷機(jī)，其特征在于，所述第一溫度傳感器(40)設(shè)置在壓縮機(jī)出口區(qū)域中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15中任一項(xiàng)所述的制冷機(jī)，其特征在于，設(shè)置有與所述過(guò)熱調(diào)節(jié)裝置(32)連接的第二溫度傳感器(38)，所述第二溫度傳感器用于測(cè)量制冷機(jī)的環(huán)境溫度，尤其是外部溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求13到16中任一項(xiàng)所述的制冷機(jī)，其特征在于，用于可變地、尤其是根據(jù)天氣情況來(lái)控制制冷劑的過(guò)熱的膨脹閥(18)可通過(guò)所述過(guò)熱調(diào)節(jié)單元(32)來(lái)控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求13到17中任一項(xiàng)所述的制冷機(jī)，其特征在于，設(shè)置有部件(28、29、30、31)，其實(shí)現(xiàn)液態(tài)制冷劑向所述壓縮機(jī)(14)中的導(dǎo)入。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制冷機(jī)，其特征在于，噴射管路(29)連接到所述壓縮機(jī)(14)上，液態(tài)的制冷劑可通過(guò)所述噴射管路導(dǎo)入到所述壓縮機(jī)(14)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的制冷機(jī)，其特征在于，節(jié)流機(jī)構(gòu)(31)設(shè)置在所述噴射管(29)中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的制冷機(jī)，其特征在于，所述部件包括磁閥(30)，所述磁閥可通過(guò)所述過(guò)熱調(diào)節(jié)單元(32)控制，并且所述磁閥設(shè)置在制冷劑管路(28)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制冷機(jī)，其特征在于，所述制冷劑管道(28)的一端在所述冷凝器(16)下游與所述制冷劑環(huán)路(10)連接，并且另一端與所述噴射管(29)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制冷機(jī)，特別是一種熱力泵，其包括具有制冷劑的閉合環(huán)路，在該閉合環(huán)路中依次設(shè)置有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、以及特別是電驅(qū)動(dòng)的膨脹閥，并且該熱力泵還具有過(guò)熱調(diào)節(jié)單元，其用于至少間隔性地調(diào)節(jié)壓縮機(jī)區(qū)域中的制冷劑溫度，特別是壓縮終止溫度。此外，本發(fā)明還涉及一種用于操作前述類型的制冷機(jī)的方法。
文檔編號(hào)F25B49/02GK1989378SQ200580024407
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者阿里·R·內(nèi)賈德 申請(qǐng)人:埃莫森電器兩合公司