本文公開的主題涉及制冷系統(tǒng)，并且更具體地說涉及具有變頻驅(qū)動器的制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)。

背景

用于許多制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)大體上需要對壓縮機(jī)電動機(jī)的速度進(jìn)行緊密控制，以便在變化的負(fù)載條件下使系統(tǒng)維持在期望限度內(nèi)。此類制冷系統(tǒng)可包括電動機(jī)速度是通過結(jié)合變頻驅(qū)動器(VFD)來變化的壓縮機(jī)，所述變頻驅(qū)動器包括產(chǎn)生熱量并且需要冷卻的功率電子部件。

對于使用滾動元件軸承的VFD壓縮機(jī)，為確保可靠操作所需要的油粘度是轉(zhuǎn)速的函數(shù)。一些壓縮機(jī)以低速運(yùn)行并且可能需要高粘度的油。為了實現(xiàn)典型制冷劑和油混合物的高粘度，需要針對給定的混合物壓力而獲取最佳溫度。這通常使用油冷卻或補(bǔ)充電熱來實現(xiàn)。因此，期望在不需要補(bǔ)充電熱的情況下或沒有因油冷卻引起的過多附加損失的情況下實現(xiàn)所需的油粘度，以實現(xiàn)更有效的操作。

發(fā)明簡述

在一方面，提供制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)包括耦接到變頻驅(qū)動器(VFD)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、油分離器和油調(diào)節(jié)回路。油調(diào)節(jié)回路熱耦接到VFD，并且被配置來用VFD產(chǎn)生的熱量加熱來自油分離器的油。

在另一方面，提供對制冷系統(tǒng)中的油進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，所述制冷系統(tǒng)包括耦接到變頻裝置(VFD)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、油分離器和油調(diào)節(jié)回路。所述方法包括將油從壓縮機(jī)提供到油分離器；使油調(diào)節(jié)回路與VFD熱耦接；將油供應(yīng)到油調(diào)節(jié)回路；以及用VFD產(chǎn)生的熱量來加熱油調(diào)節(jié)回路中的油。

附圖簡述

在本說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求書中具體指出并明確要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳述顯而易見，在附圖中：

圖1是示例性制冷系統(tǒng)的示意圖；

圖2是另一示例性制冷系統(tǒng)的示意圖；

圖3是再另一示例性制冷系統(tǒng)的示意圖；以及

圖4是再另一示例性制冷系統(tǒng)的示意圖。

發(fā)明詳述

圖1示出示例性制冷系統(tǒng)10，其大體上包括壓縮機(jī)12、冷凝器14、膨脹裝置16和蒸發(fā)器18。冷凝器14布置成經(jīng)由排出線路20接收來自壓縮機(jī)12的處于蒸汽狀態(tài)的高壓制冷劑。制冷劑在冷凝器14中冷凝，并且經(jīng)由管道線路22供應(yīng)到蒸發(fā)器18。通常，使用帶走冷凝熱的冷卻水、空氣等來冷卻冷凝器14中的制冷劑。膨脹裝置16(例如，膨脹閥)安裝在管道線路22內(nèi)，并且用來使液體制冷劑節(jié)流到較低壓力處并調(diào)節(jié)通過系統(tǒng)的制冷劑流量。由于膨脹過程，制冷劑的溫度和壓力在進(jìn)入蒸發(fā)器18之前降低。

在蒸發(fā)器18中，使制冷劑與待冷卻的物質(zhì)(諸如水)處于熱傳遞關(guān)系。處于較低壓力的制冷劑吸收正在冷卻的物質(zhì)的熱量，并且制冷劑隨后被蒸發(fā)。飽和蒸汽隨之經(jīng)由壓縮機(jī)入口線路24從蒸發(fā)器18抽出，并且被壓縮以再次開始循環(huán)。

在示例性實施方案中，制冷系統(tǒng)10還包括設(shè)置在線路20上的油分離器30、電動機(jī)32和變頻驅(qū)動器(VFD)34。油分離器30從蒸汽制冷劑中去除油并且經(jīng)由回油線路38使分離的油返回到壓縮機(jī)12，所述回油線路38可任選地包括泵39。電動機(jī)32驅(qū)動壓縮機(jī)12，并且VFD 34控制電動機(jī)32的速度。VFD 34包括可需要冷卻的功率電子器件，以便驅(qū)動器在系統(tǒng)的操作范圍內(nèi)于最佳條件下運(yùn)行。

如圖1所示，制冷系統(tǒng)10包括油調(diào)節(jié)回路40，所述油調(diào)節(jié)回路40大體上包括供應(yīng)管道42、油泵44、熱交換器46、風(fēng)扇48和返回管道50。調(diào)節(jié)回路40被配置來調(diào)節(jié)油以實現(xiàn)壓縮機(jī)12所期望的溫度和粘度。例如，對于包括滾動元件軸承的壓縮機(jī)來說，高粘度油是所期望的。

操作中，在油分離器30內(nèi)使油與壓縮的制冷劑分離。泵44通過供應(yīng)管道42將分離的油供應(yīng)到熱交換器46，在所述熱交換器46中油被VFD 34產(chǎn)生的廢熱加熱。對油進(jìn)行加熱消耗了VFD 34內(nèi)產(chǎn)生的熱量。在一個實施方案中，VFD 34由任選的風(fēng)扇48冷卻，所述任選的風(fēng)扇48吹送VFD 34加熱的空氣跨過熱交換器46；或通過油與冷卻板(未示出)之間的熱傳遞冷卻，所述冷卻板與功率電子部件接觸。加熱的油接著經(jīng)由返回管道50返回到油分離器30，并且隨后經(jīng)由回油線路38供應(yīng)到壓縮機(jī)12。

這樣，油調(diào)節(jié)回路40使用由VFD 34產(chǎn)生的廢熱作為用于油調(diào)節(jié)的熱源。這減少了或消除了對附加VFD散熱技術(shù)的需要，例如對外部風(fēng)扇和泵、來自冷卻器的制冷劑或來自冷卻器的水的使用。消除或減少來自冷卻器的制冷劑或水的使用隨后提高了制冷系統(tǒng)10的效率。

圖2示出包括油調(diào)節(jié)回路140的制冷系統(tǒng)10的替代性實施方案，所述油調(diào)節(jié)回路140包括供應(yīng)管道42、油泵44、熱交換器46、風(fēng)扇48和返回管道50。然而，在示例性實施方案中，回路140包括中間熱交換器52和中間冷卻劑回路54，所述中間冷卻劑回路54包括供應(yīng)管道56、返回管道58和泵60，以使中間冷卻劑循環(huán)通過回路54。

操作中，在油分離器30內(nèi)使油與壓縮的制冷劑分離。泵44將分離的油供應(yīng)到中間熱交換器52，在所述中間熱交換器52中油被中間冷卻劑回路54內(nèi)流動的冷卻劑加熱，這使中間冷卻劑冷卻。泵58通過管道56將冷卻的中間冷卻劑供應(yīng)到熱交換器46，在所述熱交換器46中熱交換器46內(nèi)的冷卻劑由VFD 34產(chǎn)生的廢熱加熱。加熱的中間冷卻劑接著返回到中間熱交換器52，在所述中間熱交換器52中再次被油冷卻。

圖3示出包括油分離器31和油調(diào)節(jié)回路240的制冷系統(tǒng)10的替代性實施方案。油分離器31分別由入口管道62和出口管道64流體耦接到蒸發(fā)器18和入口線路24。油調(diào)節(jié)回路240包括中間冷卻劑回路66，所述中間冷卻劑回路66包括供應(yīng)管道68、泵70、熱交換器72、任選的風(fēng)扇74、返回管道76和中間熱交換器78。

操作中，油分離器31經(jīng)由入口管道62接收來自蒸發(fā)器18的油/制冷劑混合物。油包含在分離器31內(nèi)，并且所生成的任何制冷劑蒸汽可經(jīng)由出口管道64返回到壓縮機(jī)入口線路24。流動通過熱交換器78的中間冷卻劑(例如，油或乙二醇(glycol))對油進(jìn)行加熱。泵80隨后經(jīng)由回油線路38將加熱的油供應(yīng)到壓縮機(jī)12。熱交換器78內(nèi)的中間冷卻劑由泵70通過管道68供應(yīng)到熱交換器72，在所述熱交換器72中冷卻劑由VFD 34產(chǎn)生的廢熱加熱。加熱的中間冷卻劑通過返回管道76返回到中間熱交換器78，在所述中間熱交換器78中再次被油冷卻。

圖4示出包括油分離器30、31和油調(diào)節(jié)回路340的制冷系統(tǒng)10的替代性實施方案。油分離器31分別由入口管道62和出口管道64流體耦接到蒸發(fā)器18和入口線路24。油調(diào)節(jié)回路340包括管道82、熱交換器84、任選風(fēng)扇86和管道88。

操作中，油分離器31經(jīng)由入口管道62接收來自蒸發(fā)器18的油/制冷劑混合物。油包含在分離器31內(nèi)，并且所生成的制冷劑蒸汽可經(jīng)由出口管道64返回到壓縮機(jī)入口線路24。在油分離器30內(nèi)油還與壓縮的制冷劑分離。通過管道82將分離的油供應(yīng)到熱交換器84，在所述熱交換器84中油由VFD 34產(chǎn)生的廢熱加熱。例如，風(fēng)扇86可吹送VFD 34加熱的空氣跨過熱交換器84，或通過油與冷卻板(未示出)之間的熱傳遞，所述冷卻板安裝到功率電子部件。加熱的油經(jīng)由返回管道88返回到油分離器31，并且隨后用泵80經(jīng)由回油線路38供應(yīng)到壓縮機(jī)12。

本文中描述的系統(tǒng)和方法提供了使用VFD廢熱用于油調(diào)節(jié)(例如，加熱)的制冷系統(tǒng)。油通過油調(diào)節(jié)回路供應(yīng)，并且通過與加熱的空氣或冷卻板的間接熱交換來加熱，所述冷卻板與VFD部件處于熱接觸。將油調(diào)節(jié)到期望溫度增加其粘度并且提高壓縮機(jī)可靠性。因此，可從系統(tǒng)中消除用來加熱油的電加熱器。另外，可減少或消除使用外部風(fēng)扇或泵、來自冷卻器的制冷劑或來自冷卻器的水對VFD進(jìn)行冷卻。因此，使用VFD廢熱調(diào)節(jié)油提高了系統(tǒng)效率。

盡管僅結(jié)合有限數(shù)量的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)容易理解，本發(fā)明不限于此類所公開的實施方案。相反，本發(fā)明可進(jìn)行修改以便并入上文未描述但與本發(fā)明精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變化、改變、替代或等效布置。另外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實施方案，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的方面可僅包括所描述的實施方案中的一些。因此，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受限于前面的描述，而是僅受限于所附權(quán)利要求書的范圍。