制冷回路的制作方法
【專利說明】制冷回路
[0001]本發(fā)明涉及一種制冷回路，并且具體地涉及一種包括用于泄漏檢測的裝置的制冷回路。
[0002]在循環(huán)制冷劑的流動方向上包括用于壓縮制冷劑的壓縮機(jī)單元、至少一個冷凝器和至少一個蒸發(fā)器(具有連接在其上游的膨脹裝置)的制冷回路是本領(lǐng)域中熟知的。
[0003]為了允許制冷回路有效操作，需要最優(yōu)制冷劑充注量。此最優(yōu)充注量隨環(huán)境條件(例如像環(huán)境溫度)和冷卻能力(例如將供應(yīng)的冷卻柜/冷藏室的數(shù)量)而變化。為了在所有可能的環(huán)境條件下保障相應(yīng)最優(yōu)充注量，通常提供制冷劑接收器(或緩沖器)。所述制冷劑接收器存儲系統(tǒng)的最優(yōu)操作當(dāng)前所不需要的過剩液體制冷劑，并且如果需要更多制冷劑或如果系統(tǒng)由于泄漏而損失制冷劑，則將液體制冷劑釋放回到系統(tǒng)。所述接收器通常裝備有用于檢測存儲在接收器內(nèi)的液體水平的裝置，例如液體水平傳感器。在制冷劑由于泄漏而損失的情況下，存儲在接收器內(nèi)的制冷劑的水平一降到低于預(yù)定最低液體水平，液體水平傳感器就提供警報信號。然而，由于系統(tǒng)所包括的制冷劑的量常常顯著大于在大多數(shù)操作條件下所需的制冷劑的量，所以系統(tǒng)可在達(dá)到預(yù)定最低制冷劑水平并且發(fā)起警報之前損失大量制冷劑。
[0004]因此將有益的是提供一種包括改進(jìn)的泄漏檢測裝置的制冷回路，所述改進(jìn)的泄漏檢測裝置允許在泄漏的早期階段檢測到制冷回路的甚至很小的泄漏。
[0005]進(jìn)一步有益的是提供一種可以低成本來生產(chǎn)和操作并占用僅僅很小空間的制冷回路。
[0006]—種根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的制冷回路在循環(huán)制冷劑的流動方向上包括:用于壓縮制冷劑的壓縮機(jī)單元;冷凝器；以及至少一個蒸發(fā)器，其具有連接在其上游的膨脹裝置;制冷回路還包括:低溫冷卻溫度傳感器，其位于冷凝器的出口處以用于測量離開冷凝器的制冷劑的溫度;控制單元，其功能地連接到低溫冷卻溫度傳感器并且被配置用于基于由低溫冷卻溫度傳感器測量的制冷劑溫度來檢測制冷回路中的泄漏，其中冷凝器包括:液化部分，其被配置用于使制冷劑至少部分地液化；以及隨后的低溫冷卻部分，其被配置用于低溫冷卻并存儲液化制冷劑;其中冷凝器的出口、具體地是低溫冷卻部分的出口，通過無接收器的連接線來連接到至少一個蒸發(fā)器的膨脹裝置。低溫冷卻部分直接連接到液化部分，即在無布置在液化部分與低溫冷卻部分之間的另外裝置的情況下，或僅僅借助于如將參照圖3詳細(xì)描述的氣液分離器。
[0007]—種根據(jù)本發(fā)明的另一些示例性實(shí)施方案的用于檢測制冷回路中的泄漏的方法包括以下步驟:壓縮制冷劑;使制冷劑在冷凝器的液化部分中至少部分地液化;使至少部分液化的制冷劑從液化部分流動到冷凝器的隨后的低溫冷卻部分;在冷凝器的低溫冷卻部分中低溫冷卻制冷劑；以直接的、無接收器的方式，將制冷劑從冷凝器的出口、具體地是低溫冷卻部分的出口引導(dǎo)到至少一個蒸發(fā)器的膨脹裝置，并蒸發(fā)制冷劑;所述方法還包括以下步驟:測量離開冷凝器的低溫冷卻部分的液體制冷劑的溫度；以及基于由低溫冷卻溫度傳感器測量的液體溫度來檢測制冷回路中的泄漏。至少部分液化的制冷劑被直接引導(dǎo)到液化部分，即在無布置在液化部分與低溫冷卻部分之間的另外裝置的情況下，或僅僅借助于如將參照圖3詳細(xì)描述的將氣態(tài)部分與液體部分分離的氣液分離器。
[0008]以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，在所述附圖中:
[0009]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方案的制冷回路的示意圖。
[0010]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方案的制冷回路的示意圖。
[0011]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方案的制冷回路的示意圖。
[0012]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方案的制冷回路la的示意圖。
[0013]制冷回路la在由箭頭A指示的循環(huán)制冷劑的流動方向上包括:壓縮機(jī)單元，其包括用于壓縮制冷劑的至少一個壓縮機(jī)2;至少一個冷凝器4;以及至少一個蒸發(fā)器10，其具有連接在其上游的對應(yīng)膨脹裝置8。
[0014]至少一個冷凝器4包括:上游側(cè)液化部分4a，其流體連接到壓縮機(jī)2的出口并被配置用于使由壓縮機(jī)2供應(yīng)的制冷劑至少部分地液化；以及隨后的下游側(cè)低溫冷卻部分4b，其被配置用于低溫冷卻并存儲已經(jīng)由冷凝器4的液化部分4a液化的制冷劑。液化部分4a的出口直接連接到液化部分4b，即液化部分4a和低溫冷卻部分4b與彼此整體形成和/或借助于無接收器的連接線連接，使得已經(jīng)在液化部分4a內(nèi)液化的制冷劑從液化部分4a直接流動到低溫冷卻部分4b中。冷凝器4的出口、具體地是低溫冷卻部分4b的出口，借助于無接收器的連接線7流體連接到至少一個蒸發(fā)器10的膨脹裝置8，使得液化且低溫冷卻的制冷劑直接、即在不經(jīng)過接收器的情況下從低溫冷卻部分4b流動到膨脹裝置8中，而無需經(jīng)過另一個裝置、具體地?zé)o需經(jīng)過接收器。
[0015]冷凝器4的低溫冷卻部分4b不僅被配置用于低溫冷卻液化制冷劑，而且用于存儲制冷回路la在當(dāng)前環(huán)境條件下操作所不需要的任何過剩液體制冷劑，以便滿足實(shí)際冷卻需求。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相反，不需要提供用于存儲過剩制冷劑的另外接收器。
[0016]低溫冷卻溫度傳感器6設(shè)置在冷凝器4的低溫冷卻部分4b的出口處，以便測量離開冷凝器4的液化且低溫冷卻的制冷劑的溫度。
[0017]用于使液化且低溫冷卻的制冷劑膨脹的膨脹裝置8設(shè)置在低溫冷卻溫度傳感器6的下游。離開膨脹裝置8的膨脹制冷劑被遞送到流體連接在膨脹裝置8的出口與至少一個壓縮機(jī)2的入口之間的至少一個蒸發(fā)器10。在所述至少一個蒸發(fā)器10中，制冷劑被蒸發(fā)，從而提供所需的制冷回路la的冷卻能力。
[0018]在圖1中所示的示例性實(shí)施方案中，分別示出僅單個壓縮機(jī)2、單個冷凝器4、單個膨脹裝置8和單個蒸發(fā)器10;然而，技術(shù)人員將容易理解:如果必要或需要，可提供多個所述裝置2、4、8、10中的每種裝置。例如，可提供分別包括相關(guān)聯(lián)膨脹裝置8的多個蒸發(fā)器10，以便提供多個散熱器，所述多個散熱器安裝在例如在超市中的許多冷藏貨物展示櫥窗中。
[0019]低溫冷卻溫度傳感器6功能地例如電力地連接到控制單元12，所述控制單元12被配置用于通過監(jiān)測由低溫冷卻溫度傳感器6提供的溫度信號而作為泄漏檢測系統(tǒng)進(jìn)行操作。具體來說，控制單元12可被配置來將由低溫冷卻溫度傳感器6提供的實(shí)際溫度信號與預(yù)定溫度進(jìn)行比較，所述預(yù)定溫度借助于設(shè)置在控制單元12內(nèi)的計算和/或存儲單元14來計算和/或存儲。
[0020]如果控制單元12檢測到制冷劑從制冷回路la泄漏，那么它借助于功能地連接到控制單元12的至少一個適當(dāng)?shù)木瘓笱b置16、18來發(fā)起警報，例如光學(xué)和/或聲學(xué)警報。另外地或可替代地，控制單元12可停止壓縮機(jī)2的操作，以便避免進(jìn)一步損失制冷劑?？商娲?，可使壓縮機(jī)2減速操作，以便在不損失太多制冷劑的情況下提供至少部分的制冷能力。
[0021 ] 計算和/或存儲單元14可基于由至少一個另外溫度傳感器20、22、24、26測量的溫度計算預(yù)定溫度或從多個存儲值中選擇將與測量的溫度進(jìn)行比較的預(yù)定溫度，所述至少一個另外溫度傳感器20、22、24、26包括例如環(huán)境空氣溫度傳感器20和/或設(shè)置在制冷回路la的更遠(yuǎn)位置處以用于測量在制冷回路la內(nèi)循環(huán)的制冷劑的溫度的制冷劑溫度傳感器22、24、26。
[0022]預(yù)定溫度的計算和/或選擇還可基于外部值，例如已經(jīng)由操作人員借助于連接到控制單元12的輸入裝置28輸入的所需冷卻能力。
[0023]已經(jīng)進(jìn)行用于其中蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器10處的過熱和冷卻能力已經(jīng)保持恒定的制冷回路的示例性計算:
[0024]蒸發(fā)溫度-10°C
[0025]過熱蒸發(fā)器10K
[0026]冷卻能力100kW
[0027]在第一步驟中，已經(jīng)檢查在恒定制冷劑充注量下環(huán)境溫度對低溫冷卻的影響:
[0028]1.初始充注量:
[0029]輸入:
[0030]制冷劑充注量23.4kg[0031 ]環(huán)境溫度 Tamb35°C
[0032]輸出:
[0033]低溫冷卻溫度Tsub 3K
[0034]2.環(huán)境溫度的改變:
[0035]輸入:
[0036]制冷劑充注量23.4kg
[0037]環(huán)境溫度Tamb25°C
[0038]輸出:
[0039]低溫冷卻溫度Tsub 4.7K
[0040]S卩，環(huán)境溫度Tamb為Δ Tamb = _10°C的降低導(dǎo)致由溫度傳感器6測量的低溫冷卻溫度Tsub為 Δ Tsub =+1.7K的增加(從3K到4.7K)。
[0041 ]在第二步驟中，已經(jīng)評估在恒定環(huán)境溫度下充注量損失對低溫冷卻溫度的影響:
[0042]1.初始充注量
[0043]輸入:
[0044]環(huán)境溫度Tamb25°C
[0045]制冷劑充注量23.4kg
[0046]輸出: