具有可變速壓縮機的制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有可變速壓縮機的制冷系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2010年9月29日、申請?zhí)枮?01080003310.9、發(fā)明名稱為“具有可變速壓縮機的制冷系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及制冷系統(tǒng)，并且更具體地涉及二級復(fù)疊制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]已知二級復(fù)疊制冷系統(tǒng)用于(例如)將比如箱室內(nèi)部區(qū)的空間冷卻至(例如)零攝氏度以下(例如_40°C以下)的溫度。例如，已知被稱作超低溫冷凍裝置(“ULT”)類型的冷凍裝置使用了這種類型的制冷系統(tǒng)并且被用來將箱室內(nèi)部區(qū)冷卻到低至約_80°C或者甚至更低的溫度。
[0004]已知這種類型的制冷系統(tǒng)包括循環(huán)對應(yīng)的第一和第二制冷劑的兩個級。第一級通過一個冷凝器將能量(即熱量)從第一制冷劑傳遞到周邊環(huán)境，而第二級的第二制冷劑通過一個蒸發(fā)器從被冷卻的空間(例如，箱室內(nèi)部區(qū))接收能量。熱量是通過一個熱交換器從第二制冷劑傳遞給第一制冷劑，該熱交換器與制冷系統(tǒng)的這兩級處于流體連通。
[0005]常規(guī)的二復(fù)疊制冷系統(tǒng)使用多個壓縮機，這些壓縮機各自具有一個單一的、固定的速度并且常規(guī)地具有相同的最大能力。在這個方面，系統(tǒng)的運行可能要求在不同的時刻簡單地將這兩個壓縮機的每一個啟動和解除啟動。然而，這種類型的系統(tǒng)在被冷卻的空間中獲得一個均勻溫度的能力是有限的，并且運行此類系統(tǒng)的效率與這些系統(tǒng)自身的預(yù)期壽命一樣也是有限的。此外，以最大能力來運行這些壓縮機之一或兩者可能是有害的，而將這些壓縮機之一或兩者以低于該壓縮機的最大能力的一種能力來運行導(dǎo)致了運行的低效率。另外，已知常規(guī)的二復(fù)疊制冷系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行過程中工作在一種單一的預(yù)定噪聲水平上。
[0006]因此，令人希望的將是提供一種制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)解決了與常規(guī)的二級復(fù)疊制冷系統(tǒng)相關(guān)的這些和其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個實施方案中，所提供的一種二級復(fù)疊制冷系統(tǒng)有一個第一制冷級和一個第二制冷級。該第一制冷級限定了用于循環(huán)一種第一制冷劑的一個第一流體回路，并且具有一個第一壓縮機、一個冷凝器、以及與該第一流體回路處于流體連通的一個第一膨脹裝置。該第二制冷級限定了用于循環(huán)一種第二制冷劑的一個第二流體回路，其中該第二制冷級具有一個第二壓縮機、一個第二膨脹裝置、以及與該第二流體回路處于流體連通的一個蒸發(fā)器。一個熱交換器與該第一和第二流體回路處于流體連通以便在該第一和第二制冷劑之間交換熱量。該第一或第二壓縮機中至少一個是一臺可變速壓縮機。
[0008]在具體實施方案中，該第一和第二壓縮機各自是一臺可變速壓縮機。該第一壓縮機可以具有一個第一最大能力并且該第二壓縮機可以具有一個第二最大能力，其中該第二最大能力在一些實施方案中小于該第一最大能力，并且在在其他實施方案中實質(zhì)上等于該第一最大能力。
[0009]在該第二壓縮機是一臺可變速壓縮機的多個實施方案中，該系統(tǒng)可以包括至少一個控制器，該至少一個控制器運行性地連接到該第一和第二壓縮機上用于獨立地控制這些壓縮機的運行；以及一個傳感器，該傳感器運行性地連接該至少一個控制器上。例如，該傳感器可以被配置為感測在該熱交換器出口處的該第一制冷劑的溫度、感測該第一或者第二制冷劑的排放壓力、或者感測該第一制冷劑的排放溫度或者抽吸溫度，并且被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的溫度或者壓力的一個信號，其中該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于該信號改變該第二壓縮機的速度。
[0010]在其他具體實施方案中，該第一和第二壓縮機各自是一臺可變速壓縮機并且該系統(tǒng)包括一個箱室以及至少一個控制器，該箱室具有一個內(nèi)部區(qū)以及一個提供進(jìn)入該內(nèi)部區(qū)的通路的門，該至少一個控制器運行性地連接到該第一和第二壓縮機上用于獨立地控制它們的運行。一個傳感器運行性地連接到該至少一個控制器上，并且被配置為感測該門的一個狀態(tài)并且被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的狀態(tài)的一個信號，其中該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于該信號來改變該第一或第二壓縮機中至少一個的速度。該系統(tǒng)可替代地或另外地可以包括一個傳感器，該傳感器被配置為感測該冷凝器附近的環(huán)境空氣的溫度并且向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的溫度的一個信號，其中該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于該信號來改變該第一或第二壓縮機中至少一個的速度。
[0011]在多個具體實施方案中，該系統(tǒng)包括一個傳感器，該傳感器運行性地連接到該至少一個控制器上并且該傳感器被配置為感測該第一制冷劑在該熱交換器出口處的溫度并且配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的溫度的一個信號。該至少一個控制器是可運行性的以便將所感測的溫度與一個預(yù)定的閾值溫度進(jìn)行比較，高于該閾值溫度則該至少一個控制器就不啟動該第二壓縮機。此外，該系統(tǒng)可以包括一個傳感器，該傳感器被配置為感測冷凝器附近的環(huán)境空氣溫度并且被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的溫度的一個第二信號。該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于該第二信號來改變該預(yù)定的閾值溫度，高于該閾值溫度則該至少一個控制器就不啟動該第二壓縮機。
[0012]該系統(tǒng)可以包括一個具有內(nèi)部區(qū)的箱室以及一個傳感器，該傳感器運行性地連接到該至少一個控制器上并且該傳感器被配置為感測該箱室內(nèi)部區(qū)的溫度并且被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明該箱室內(nèi)部區(qū)溫度的一個信號，其中該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于此信號延遲該第二壓縮機的啟動。一些實施方案中的控制器可以(例如)響應(yīng)于一個信號來改變一個將空氣引導(dǎo)穿過冷凝器的可變速風(fēng)扇的速度，該信號是從一個傳感器接收的，該傳感器被配置為感測冷凝器附近的環(huán)境空氣的溫度。
[0013]該系統(tǒng)可以包括一對傳感器，該對傳感器運行性地連接到該至少一個控制器上并且這對傳感器被配置為對應(yīng)地感測該第一和第二制冷劑的排放壓力并且被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的排放壓力的多個對應(yīng)的信號。該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于這些信號來改變該第一或第二壓縮機中至少一個的速度。
[0014]該系統(tǒng)可以另外地或可替代地包括第一多個傳感器，該第一多個傳感器用于感測該第一制冷劑的抽吸溫度、儲槽溫度、排放溫度、或者排放壓力中的一項或者多項；以及第二多個傳感器，該第二多個傳感器用于感測該第二制冷劑的抽吸溫度、儲槽溫度、排放溫度、或者排放壓力中的一項或者多項。該第一和第二多個傳感器可以被配置為向該至少一個控制器產(chǎn)生表明所感測的溫度或者壓力的多個對應(yīng)的信號，其中該至少一個控制器是可運行性的以便響應(yīng)于這些信號改變該第一或第二壓縮機中至少一個的速度。
[0015]該系統(tǒng)可以還包括一個控制界面，該控制界面運行性地連接到該至少一個控制器上用于在該制冷系統(tǒng)的不同的預(yù)定噪聲水平運行模式中進(jìn)行選擇。該控制器可以包括一個穩(wěn)態(tài)運行模式，該運行模式包括該第一和第二壓縮機的同時運行。
[0016]在又另一個實施方案中，為運行制冷系統(tǒng)提供了一種方法。該方法包括通過該制冷系統(tǒng)的一個第一級中的一個第一壓縮機、一個冷凝器、以及一個第一膨脹裝置循環(huán)一種第一制冷劑。通過該制冷系統(tǒng)的一個第二級的一個第二壓縮機、一個第二膨脹裝置、以及一個蒸發(fā)器來循環(huán)一種第二制冷劑。在該第一和第二制冷劑之間進(jìn)行熱量交換，并且選擇性地改變該第一或第二壓縮機中至少一個的速度以便控制該第一或者第二制冷劑中至少一個的流動。
[0017]因此，在此披露的系統(tǒng)能夠獲得相對長的預(yù)期壽命、以一種有效的方式運行、并且在被冷卻的空間中獲得均勻的溫度分布。另外，在此披露的系統(tǒng)能夠從例如由在被冷卻的空間中儲存相對溫?zé)岬奈锲匪斐傻囊馔獾母哓?fù)載狀態(tài)中迅速恢復(fù)。
【附圖說明】
[0018]結(jié)合在本說明書中并且構(gòu)成本發(fā)明書一部分的附圖并且與以上給出的本發(fā)明的概述一起展示了本發(fā)明的多個實施方案，并且以下給出這些實施方案的詳細(xì)說明用于解釋本發(fā)明的原理。
[0019]圖1是一個示例性的制冷單元的透視圖。
[0020]圖2是用于冷卻圖1的單元的箱室內(nèi)部區(qū)的制冷系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖3是用于圖2的系統(tǒng)的運行的分級方案的示意圖。
[0022]圖4是用于圖2的系統(tǒng)的運行的穩(wěn)態(tài)方案的示意圖。
[0023]圖5是用于圖2的系統(tǒng)的運行的另一個方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]參見這些附圖并且更具體地參見圖1，在此展示了處于超低溫冷凍裝置(“ULT”) 10形式的一個制冷單元。在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“安裝在臺座內(nèi)的制冷系統(tǒng)(REFRIGERAT1N SYSTEM MOUNTE