[发明专利]用于基于温度测量控制到蒸发器的制冷剂供应的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于控制到一个蒸发器、具体地说到形成一个蒸气压缩系统(诸如制冷系统、空调系统或者热泵)的部分的一个蒸发器的制冷剂供应的方法。根据本发明的方法，到蒸发器的制冷剂供应可以按以下方式控制：在一个已制冷或已加热的体积中提供一个所希望的目标温度，同时防止液态制冷剂进入抽吸管线，并且仅仅基于温度测量。

发明背景

蒸气压缩系统(诸如制冷系统、空调系统或者热泵)通常包括至少一个压缩机、至少一个冷凝器、至少一个膨胀装置(例如呈膨胀阀的形式)、以及沿着一个制冷剂路径安排的至少一个蒸发器。制冷剂在制冷剂路径中循环并被交替地膨胀和压缩，并且在这些冷凝器和这些蒸发器中发生热交换。经膨胀的制冷剂以气态制冷剂和液态制冷剂的混合态进入这些蒸发器中。当制冷剂穿过这些蒸发器时，该制冷剂在与跨每个蒸发器的一个第二流体流(诸如空气流)交换热量时蒸发。为了最大范围地利用一个给定蒸发器的潜在制冷能力，希望沿着该蒸发器的整个长度都存在液态制冷剂。另一方面，不希望液态制冷剂穿过蒸发器并进入抽吸管线，因为如果液态制冷剂到达压缩机则可能损坏这些压缩机。因此希望控制到这些蒸发器的制冷剂供应，其方式为使得在一个给定蒸发器中，混合相制冷剂与气态制冷剂之间的边界恰好在该蒸发器的出口处。

为了获得这点，通常测量和/或计算离开这些蒸发器的制冷剂的过热度。该过热度是离开该蒸发器的制冷剂的温度与离开该蒸发器的制冷剂的露点之差。因此，一个低过热度值指示离开该蒸发器的制冷剂的温度接近该露点，而一个高过热度值指示离开该蒸发器的制冷剂的温度显著高于该露点，并且指示该蒸发器的相当大的一部分因此包含气态制冷剂。在该蒸发器包含气态制冷器的部分中，周围环境与在该蒸发器中流动的制冷剂之间的热传递显著低于该蒸发器包含气态制冷剂和液态制冷剂的混合物的部分中的热传递。因此，该蒸发器的总效率在该蒸发器的相当大的一部分包含气态制冷剂时会降低。接着试图控制到该蒸发器的制冷剂供应，其方式为使得该过热度值被维持在一个小而正的水平。

为了获得离开该蒸发器的制冷剂的过热度值，正常地测量离开该蒸发器的制冷剂的温度以及压力。在这种情况下所需的压力传感器引入该压力传感器脱落或故障的风险，从而使得不可能测量该过热度值，直到修复该压力传感器为止。此外，该压力传感器引入在该系统中发生泄漏的风险。

WO 2012/052019 A1描述了一种用于控制到一个蒸发器的制冷剂供应的方法，其中SH＝0点可以纯粹地基于一个已测量的温度信号来确定。致动一个部件，诸如一个膨胀阀、一个风扇或者一个压缩机，其方式为使得该蒸发器的一个干燥区域改变。测量和分析表示离开该蒸发器的制冷剂的温度的一个温度信号，例如包括得到一个变化速率信号。接着确定一个温度值，其中所致动的部件与所测量的温度信号之间的一个传递函数的增益从一个最大值下降到一个最小值。所确定的温度值被定义为对应于一个零过热度值(SH＝0)。

发明说明

本发明的各实施例的一个目的是提供一种用于控制到一个蒸发器的制冷剂供应的方法，其中正常地控制该制冷剂供应以便在一个已制冷或已加热的体积中提供一个预定义的目标温度，同时一个安全机构防止液态制冷剂到达压缩机。

本发明的各实施例的另一个目的是提供一种用于在一个降温过程中控制到一个蒸发器的制冷剂供应的方法，其中确保一个快速降温，同时防止液态制冷剂到达压缩机。

根据第一方面，本发明提供一种用于控制到一个蒸气压缩系统的一个蒸发器的制冷剂供应的方法，该蒸气压缩系统包括至少一个蒸发器、至少一个压缩机、至少一个冷凝器、以及被安排在一个制冷剂回路中的至少一个膨胀阀，该方法包括以下步骤：

-获得流动穿过蒸发器的空气的一个温度T_空气，

-基于所获得的温度T_空气、并且为了达到流动穿过该蒸发器的空气的一个参考空气温度T_{空气，参考}而控制膨胀阀的打开程度，

-提供一个扰动信号，并且将该膨胀阀的打开程度设定成受控的打开程度，与该扰动信号重叠，

-监测一个温度信号S₂，该温度信号表示离开该蒸发器的制冷剂的温度，

-分析温度信号S₂，并且

-在所述分析揭示该蒸发器的一个干燥区域正趋近一个最小长度的情况下，减小该膨胀阀的打开程度。