用于吸收式制冷系统的电子控制的系统和设备的制造方法
【专利说明】用于吸收式制冷系统的电子控制的系统和设备
[0001 ] 发明背景
[0002]本发明涉及一种用于吸收式制冷机器的电子控制的系统和设备。氨/水型吸收式机器是优选实施例和用于披露本发明的示例，但制冷剂/吸收剂(例如水和锂/溴化物)的其他组合可以很容易地被用来实施本发明。通过使用多个螺线管阀来精确地控制该机器内液体的流动、以及制冷剂到吸收剂(例如氨/水溶液)的浓度。这些螺线管通过具有附设的流体水平传感器、压力传感器、温度传感器以及其他环境数据传感器的微处理器控制系统来进行控制。
[0003]常规的吸收式制冷机器使用固定浓度的制冷剂/吸收剂混合物。在氨/水吸收循环中，该混合物中的氨的浓度确定所发生的冷却的温度，越低的氨浓度导致越低的冷却温度。吸收式深冷器在较冷的蒸发器温度具有较低的效率，所以可以通过将蒸发器温度匹配成接近用于被冷却空间的目标冷却温度来实现能量节约。此外，对于应用而言常见的是在不同的时间要求不同的冷却温度。还希望的是能够改变氨/水浓度，以允许机器在变化的环境以外的温度下操作。因此，所希望的是具有一种可以在不同的温度下进行冷却的吸收式制冷系统，其中这样的冷却温度是用电子学方法可变的。
[0004]参考图1中的框图，普通氨吸收式制冷机器100由发生器110、冷凝器120、蒸发器140以及吸收器160构成。该发生器和冷凝器在较高的压力下操作，而该蒸发器和吸收器是处于较低的压力。多个流动控制装置130、150和180是必需的，以控制这些部件之间的流动。在发生冷却时，装置130控制从该冷凝器到蒸发器的液氨的流动。在氨气被吸收到氨/水溶液中时，装置150控制进入吸收器160的氨气的流动。装置180控制进入吸收器160的稀氨/水溶液的流动。这些流动控制装置可以是毛细管、膜、针或其他这样的限流装置。这些装置的问题在于它们易于发生机械故障或堵塞，这可能导致机器的故障。可能需要复杂的过滤机制来防止这样的故障，并且这些有助于维护成本。毛细管可能太大而在大的机器中不实用，由于所涉及的高压力，大直径是必需的，并且因此长的管长度是必需的。在使用这种长管的情况下还增加了氨泄露的风险。所有这些流体流动装置的另一个问题是，它们具有固定的操作并且无法根据变化的操作条件进行调整，并且它们是不精确的。在氨吸收式制冷机器中的现有流体流动控制方法不允许根据机器的实时需求来对这些不同的部件精确配给流体。吸收式制冷机器是对环境温度条件非常敏感的，并且它们的性能曲线随环境温度变化很大。这是因为，后冷却过程(其中从吸收器除去废热)是对环境温度敏感的。微调和调整传送到吸收式制冷机器的各个部件的溶液的精确数量的能力允许该机器跨越多种不同的温度条件以较高的效率操作。本发明寻求通过提供一种提供准确、可靠且低维护的流体控制方法的手段以及一种用电子学方法调整制冷剂/吸收剂溶液浓度的手段来改善现有吸收式制冷机器的上述缺点。
[0005]发明披露内容
[0006]图1的框图中所展示的正常氨吸收式制冷机器要求氨栗，该氨栗将其浓溶液从吸收器(160)栗送到发生器(110)。氨栗是昂贵的，而且易于发生机械故障。此外，氨栗不能很好地按比例缩小到小尺寸，并且因此这是对于生产廉价的、容量较小的氨吸收式制冷机器的限制因素。由诸位发明人开发的在此披露的机器不需要任何氨栗，这样的栗被一系列腔室和螺线管阀代替。
[0007]图2中所展示的本发明是一种氨吸收式制冷机器的示例实施例，该氨吸收式制冷机器使用多个脉冲宽度调制螺线管阀代替传统的节流阀/流体控制装置以控制发生器与吸收器之间、以及冷凝器与蒸发器之间的流动。此外，该氨吸收式制冷机器不需要分立的氨栗。该氨吸收式制冷机器还具有允许通过电子控制来动态地改变氨溶液的浓度的任选特征。系统200包括具有流体水平(225)和流体水平传感器(230)的发生器(220)。将热量施加到发生器(220)，致使氨气流入到冷凝器(235)中，该冷凝器具有流体水平(240)和流体水平传感器(245)。流体水平传感器可以使用任何合适的电子流体水平感测技术。优选实施例使用了光学传感器，该光学传感器检测由于在光学接口处存在液体造成的棱镜状表面的全内反射的变化。可以用于任何本领域技术人员所熟知的其他手段来检测流体水平。
[0008]系统200采用了一系列的腔室来将该浓氨溶液从低压力的区域移动至高压力的区域。这些腔室在浓氨/水溶液进入该发生器之前容纳该溶液，因此它们被称为“前置室”。吸收器(265)可以典型地在约3巴的压力范围内操作，而发生器(220)可以典型地在约10巴的范围内操作。代替通常情况下的氨栗本发明使用周期性分批过程，其中浓溶液最初进入第一前置室、前置室1(280)，在该第一前置室中该浓溶液被稍微温热。这是为了防止氨在其到达发生器(220)之前迅速沸腾。图2中的第二前置室、前置室2(205)通常处于较高的压力下，但当溶液水平(210)比由液体水平传感器(215)确定的水平更低时，电子螺线管阀(284)被打开。这致使压力在这两个前置室之间均衡。前置室2(205)被定位成低于前置室I (280)，并且由于压力已被均衡，允许浓液体在重力影响下向下运行到前置室2(205)。一旦前置室2(205)中的液体水平升高，液体水平传感器(215)发送用于关闭螺线管阀(284)的信号，并且不会再有溶液从前置室I (280)向下运行到前置室2(205)。止回阀(282)防止从前置室2(205)到前置室1(280)的任何逆流。
[0009]将热量施加到前置室2(205)，致使从氨/水溶液产生蒸汽压力，这造成在该区域中的较高压力并且驱动所有液体进入发生器(220)。当发生器(220)中的流体水平(225)上升超过流体水平传感器(230)时，通过脉冲宽度调制过程对螺线管阀(286)精确地加以脉冲。该脉冲波形是通过电子处理器(380-图3)确定的，这样的波形是这样的以致给吸收器(265)传送精确数量的稀液体。稍后详述确定该波形所借助的手段。有待传送的液体量是由电子处理器(380-图3)响应于诸如所需的冷却功率或冷却温度、环境温度、机器压力和温度的环境数据来确定的。这允许用其他吸收式深冷器目前还无法实现的细微化优化。
[0010]冷凝器(235)对从发生器(220)传送的氨气进行冷凝，并且收集经冷凝的氨以形成流体水平(240)。当流体水平(240)到达流体水平传感器(245)时，该传感器将该状态传达至电子处理器(380-图3)，该电子处理器随后控制螺线管阀(250)来将精确数量的液体传送到蒸发器。液体的确切“配给”是通过该处理器使用软件算法来确定的，该软件算法包括诸如环境温度条件、冷却功率和/或冷却温度要求、内部压力的测量、机器的温度和流体水平的数据。该电子处理器通过螺线管阀(250)的脉冲宽度调制实现这种精确配给。
[0011]本发明允许在机器的操作过程中该氨/水溶液的浓度响应变化的需求和环境条件而改变。这受助于通过图2中展示的氨贮存室添加或去除