一种制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法与流程

本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法。

背景技术：

现在的制冷系统所使用的换热器主要分为风冷、水冷两种，主要是依靠改变风量及水流量来满足系统需要的换热工况需求的。但是，当制冷系统的换热器因使用类型的特殊性、风量或水流量必须固定在一个范围且有换热量变量的需求时，就无法使用以上方法来实现变量了。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法，所述制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法可通过气路的切换，对经换热得到的气液混合制冷剂中的气液含量进行变量控制；所述制冷系统换热器气路变量切换装置结构简单，运行可靠,可根据需求进行叠加组合，特别适用于风量或水流量必须固定在一个范围且需对换热量变量进行控制的制冷系统。

相应的，本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法，所述制冷系统换热器气路变量切换装置包括四通阀、第一换热器、第二换热器以及电磁阀；其中，所述四通阀的进气阀口与气源连接，四通阀的第一切换阀口与第一换热器连接，四通阀的第二切换阀口与第二换热器的一端连接，第二换热器的另一端与四通阀的中间阀口连接；

所述制冷系统换热器气路变量切换装置设置有回收管路，所述回收管路设置在第二换热器与第二切换阀口之间的管路上，所述电磁阀设置在所述回收管路上。

可选的实施方式，所述制冷系统换热器气路变量切换装置可选地设置有两种工作模式，分别为单换热模式和双换热模式。

可选的实施方式，在单换热模式下，所述四通阀不动作，所述四通阀的进气阀口与第一切换阀口连通；气源的气体经四通阀的进气阀口、第一切换阀口流入第一换热器进行换热，换热后得到的气液混合物从第一换热器的出口流出；

所述第二换热器处于闲置状态，所述回收管路上的电磁阀处于开启状态。

可选的实施方式，在双换热模式下，所述四通阀动作，所述四通阀的进气阀口与第二切换阀口连通，所述回收管路上的电磁阀处于闭合状态；

气源的气体经四通阀的进气阀口、第二切换阀口流入第二换热器进行一级换热；所述四通阀的中间阀口与第一切换阀口连通，经一级换热后的得到气液混合物从第二换热器的出口流出，经四通阀的中间阀口、第一切换阀口流入第一换热器进行二级换热，经二级换热后得到的气液混合物从第一换热器的出口流出。

本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置，所述制冷系统换热器气路变量切换装置通过四通阀的动作，可对所述气液混合制冷剂的气液含量进行变量控制；所述制冷系统换热器气路变量切换装置结构简单，运行可靠，可根据需求进行叠加组合，特别适用于风量或水流量必须固定在一个范围且需对换热量变量进行控制的制冷系统。

相应的，本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块，所述制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块由多个制冷系统换热器气路变量切换装置组成。

相应的，本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法，所述控制方法包括：

根据制冷系统换热量的需求，通过制冷系统控制触摸屏选择制冷系统换热器气路变量切换装置的工作模式；

通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的电磁阀，使电磁阀通电；或

通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀，使四通阀通电。

可选的实施方式，所述通过制冷系统控制触摸屏选择制冷系统换热器气路变量切换装置的工作模式，包括：

通过制冷系统控制触摸屏选择单换热回路模式或双换热回路模式；

所述制冷系统控制触摸屏根据选择的模式发出相应的指令到可编程逻辑控制器中。

可选的实施方式，所述可编程逻辑控制器的输出类型为继电器输出，通过控制第一继电器来控制电磁阀的通断电，通过控制第二继电器来控制四通阀的通断电；

所述第一继电器包括第一继电器线圈和第一继电器常开触点，所述第一继电器线圈接在可编程控制器的输出引脚上，所述第一继电器常开触点串联在电磁阀所在的电回路中；

所述第二继电器包括第二继电器线圈和第二继电器常开触点，所述第二继电器线圈接在可编程控制器的输出引脚上，所述第二继电器常开触点串联在电磁阀所在的电回路中。

可选的实施方式，所述通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的电磁阀，使电磁阀通电，包括：

通过制冷系统控制触摸屏选择单换热回路模式时，所述制冷系统控制触摸屏发出单换热模式相应的指令到可编程逻辑控制器中；

可编程逻辑控制器根据指令，接通第一继电器线圈所在的输出引脚电路，第一继电器线圈得电，第一继电器常开触点闭合，接通电磁阀的电回路，电磁阀得电。

可选的实施方式，所述通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀，使四通阀通电，包括：

通过制冷系统控制触摸屏选择双换热回路模式时，所述制冷系统控制触摸屏发出双换热模式相应的指令到可编程逻辑控制器中；

可编程逻辑控制器根据指令，接通第二继电器线圈所在的输出引脚电路，第二继电器线圈得电，第二继电器常开触点闭合，接通四通阀的电回路，四通阀得电。

本发明实施例提供一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法，在所述控制方法中，所述制冷系统控制触摸屏为用户提供了操作界面，所述制冷系统换热器气路变量切换装置设置有单换热回路和双换热回路两个模式，用户根据制冷系统换热量选择相应的模式；所述制冷系统控制触摸屏发出相应模式的指令到制冷系统的可编程逻辑控制器中，可编程逻辑控制器对进行控制；所述可编程逻辑控制器根据制冷系统控制触摸屏的指令，通过继电器对制冷系统换热器气路变量切换装置中两个重要元件(四通阀和电磁阀)的通断电进行控制；所述四通阀和电磁阀根据选择的模式进行通断电，使制冷系统换热器气路变量切换装置正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置的结构组成示意图；

图2是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置在单换热回路模式下的气路图；

图3是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置在双换热回路模式下的气路图；

图4是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块的结构组成示意图。

图5是本发明实施例中的一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法的流程示意图；

图6是本发明实施例中可编程逻辑控制器的输出引脚接线简图；

图7是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置中电磁阀的工作电路图；

图8是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置中四通阀的工作电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在制冷系统中，压缩机将制冷剂压缩为高温高压的气体制冷剂，所述高温高压的气体制冷剂首先需要经换热器进行冷凝液化放热，因换热器换热效果有限，所述气体制冷剂只能部分转化为液体制冷剂；在一些制冷系统中，需要对经换热后得到的气液混合制冷剂中的气液含量进行变量控制。

本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置，所述制冷系统换热器气路变量切换装置可通过气路的切换，对经换热得到的气液混合制冷剂中的气液含量进行变量控制。

图1是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置的结构组成示意图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置，所述制冷系统换热器气路变量切换装置包括四通阀1、第一换热器2、第二换热器3以及电磁阀4。

具体的，所述四通阀1设置有四个阀口，分别为进气阀口11、第一切换阀口12、中间阀口13以及第二切换阀口14，其中进气阀口11为公共进气端。在本发明实施例中，所述四通阀1主要受其内部的电磁阀线圈控制：当电磁阀线圈不通电时，所述进气阀口11与第一切换阀口12连通，中间阀口13与第二切换阀口14连通；当电磁阀线圈通电时，所述进气阀口11与第二切换阀口14连通，第一切换阀口12与中间阀口13连通。另外，所述第一切换阀口12与第一换热器2连接；所述第二换热器3的一端与中间阀口13连接，另一端与第二切换阀口14连接。

具体的，所述第一换热器2和第二换热器3可选地设置为翅片式风冷换热器、或套管式换热器、或管壳式换热器、或钎焊板式换热器。

需要说明的是，所述翅片式风冷换热器主要通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的；翅片式风冷换热器因采用机械绕片，散热翅片与散热管接触面大而紧，因此有传热性能良好、稳定的优点；当气体流经换热器管路时，热量通过紧绕在管路上的翅片传给经过翅片间的空气，达到换热的效果；但翅片式风冷换热器的工作压力一般不超过0.8mpa，工作温度一般不超过170℃。

需要说明的是，所述套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程；两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果；套管式换热器有结构简单、传热面积增减自如、传热性能好以及方便安装的优点；但因为套管式换热器一般通过焊接将两种尺寸不同的标准管进行连接，因此在连接处容易发生泄漏，且检修、清洗和拆卸都相对麻烦。

需要说明的是，所述管壳式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器；所述管壳式换热器有结构简单、造价低、流通截面较宽和易于清洗水垢的优点，且能在高温、高压下使用；但管壳式换热器存在传热系数较低、占用面积大的问题。

需要说明的是，所述钎焊板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装经过钎焊加工而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换；与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和功率消耗情况下，其传热系数要高出很多。

不同类型的换热器有各自的优点和缺点，需要根据实际情况进行选择使用；因此在本发明实施例中，所述第一换热器2和第二换热器3的类型不作限定。

具体的，所述制冷系统换热器气路变量切换装置设置有回收管路，所述回收管路设置在第二换热器3与第二切换阀口14之间的管路上，所述电磁阀4设置在所述回收管路上；在本发明实施例中，所述电磁阀4为常闭式直动式电磁阀，所述电磁阀4主要受其内部的电磁线圈控制：电磁阀4通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开，电磁阀4处于通路状态；电磁阀4断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭，电磁阀4处于断路状态。

所述制冷系统换热器气路变量切换装置提供有单换热回路模式和双换热回路模式；需要说明的是，在不同的模式下，所述四通阀1和电磁阀4的工作状态随模式的切换而改变。

图2是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置在单换热回路模式下的气路图。

如图2所示，当制冷系统换热器气路变量切换装置为单换热回路模式时，四通阀1的电磁阀线圈不通电，进气阀口11与第一切换阀口12接通，所述压缩机排出的气体制冷剂经四通阀1的进气阀口11、第一切换阀口12后流入第一换热器2；所述气体制冷剂在第一换热器2中进行冷凝液化放热转化为液体制冷剂，因换热器的换热效果有限，经第一换热器2换热后的气体制冷剂只能部分转化为液体制冷剂，所述气液混合制冷剂从第一换热器2的出口流出。

在单换热回路模式下，中间阀口13与第二切换阀口14连通，此时第二换热器3处于闲置状态；此时回收管路中电磁阀4通电，电磁阀的阀门打开，电磁阀4处于通路状态，第二换热器3中闲置的气体换热介质和润滑机油经电磁阀4回流回压缩机中。

图3是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置在双换热回路模式下的气路图。

如图3所示，当制冷系统换热器气路变量切换装置为双换热回路模式时，压缩机排出的气体制冷剂需在制冷系统换热器气路变量切换装置中进行二级换热。在双换热回路模式下，所述四通阀1的电磁阀线圈通电，四通阀的进气阀口11与第二切换阀口14接通，第一切换阀口12和中间阀口13接通；此时电磁阀4断电，电磁阀的阀门关闭，所述回收管路处于断路状态。

所述压缩机排出的气体制冷剂经四通阀1的进气阀口11、第二切换阀口14流入第二换热器3进行一级换热，所述气体制冷剂在第二换热器3进行冷凝液化放热转化为液体制冷剂，因换热器的换热效果有限，经第二换热器3换热后的气体制冷剂只能部分转化为液体制冷剂，所述气液混合制冷剂从第二换热器3的出口流出；所述气液混合制冷剂随后经中间阀口13、第一切换阀口12流入第一换热器2进行二级换热，所述气液混合制冷剂中的气体制冷剂在第一换热器2进一步冷凝液化放热转化为液体制冷剂，但换热器的换热效果有限，所述气体制冷剂不可能完全转化为液体制冷剂，所述气液混合制冷剂从第一换热器2的出口流出。

双换热回路模式与单换热回路模式相比，所述压缩机排出的气体制冷剂在双换热回路模式下进行了二级换热，也就是进行了二次冷凝液化放热，因此所得到的气液混合制冷剂中的气体制冷剂的含量相对较低。

本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置，所述制冷系统换热器气路变量切换装置通过四通阀的动作，可对所述气液混合制冷剂的气液含量进行变量控制；适用于一些因使用类型的特殊性,换热器中的风量或水流量必须固定在一个范围的同时，但又需要对换热量变量进行控制的制冷系统。

另外，本发明实施例还提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块，所述制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块由多个制冷系统换热器气路变量切换装置组合而成，可对经换热后得到的气液混合制冷剂的气液含量进行更精确的变量控制。

图4是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块的结构组成示意图。

如图4所示，本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块，所述制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块由四个制冷系统换热器气路变量切换装置组成；需要说明的是，在本发明实施例中对制冷系统换热器气路变量切换装置的数量进行限定只是为了对制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块进行说明，其实际数量应视实际需要作限定。

其中，所述四个制冷系统换热器气路变量切换装置都相对独立，四个制冷系统换热器气路变量切换装置的模式可根据需要进行独立选择。

其中，每个制冷系统换热器气路变量切换装置的公共进气端都来自于同一条管路，每个制冷系统换热器气路变量切换装置的出气端都汇聚于同一条管路；另外，每个制冷系统换热器气路变量切换装置的电磁阀所在的回收管路也汇聚于同一条管路后再流至压缩机中。

本发明实施例提供了一种制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块，通过对所述制冷系统换热器气路变量切换装置组合模块中每个制冷系统换热器气路变量切换装置的控制，可实现对经换热后得到的气液混合制冷剂的气液含量进行更精确的变量控制；更适用于一些因使用类型的特殊性,换热器中的风量或水流量必须固定在一个范围的同时，但又需要对换热量变量进行精确控制的制冷系统。

图5是本发明实施例中的一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法的流程示意图。

如图5所示，一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法，所述控制方法包括：

s11：根据制冷系统换热量的需求，通过制冷系统控制触摸屏选择制冷系统换热器气路变量切换装置的工作模式。

在制冷系统开始运转前，需要根据制冷系统换热量的需求，通过制冷系统控制触摸屏选择制冷系统换热器气路变量切换装置的工作模式；其中，所述制冷系统换热器气路变量切换装置提供了两种工作模式，分别为单换热回路模式和双换热回路模式。

具体的，制冷系统配备有制冷系统控制触摸屏，所述制冷系统控制触摸屏基于触觉反馈系统感应用户的操作；另外，所述制冷系统控制触摸屏可根据预先编程的程式控制制冷系统的可编程逻辑控制器。在本发明具体实施过程中，用户通过制冷系统控制触摸屏选择单换热回路模式或双换热回路模式，制冷系统控制触摸屏根据用户选择的模式发送相应的指令到可编程逻辑控制器中。

s21：通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的电磁阀，使电磁阀通电。

当用户通过制冷系统控制触摸屏选择单换热回路模式时，制冷系统控制触摸屏发送相应的指令到可编程逻辑控制器中。需要说明的是，可编程逻辑控制器(以下简称plc)是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程；所述可编程逻辑控制器由电源、中央处理单元、存储器、输入单元和输出单元五个部分组成：电源用于将交流电转换成plc内部所需的直流电，目前大部分plc采用开关式稳压电源供电；中央处理器是plc的控制中枢，也是plc的核心部件，其性能决定了plc的性能，中央处理器由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集中在一块芯片上，通过地址总线、控制总线与存储器的输入/输出接口电路相连。中央处理器的作用是处理和运行用户程序，进行逻辑和数学运算，控制整个系统使之协调；存储器是具有记忆功能的半导体电路，它的作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息，其中系统程序是控制plc实现各种功能的程序，由plc生产厂家编写，并固化到只读存储器(rom)中，用户不能访问；输入单元是plc与被控设备相连的输入接口，是信号进入plc的桥梁，它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号，输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入；输出单元也是plc与被控设备之间的连接部件，它的作用是把plc的输出信号传送给被控设备，即将中央处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件，输出的类型有继电器输出、晶体管输出、晶闸门输出；在本发明具体实施过程中，所述制冷系统控制触摸屏作为输入单元且输出的类型为继电器输出，可编程逻辑控制器根据制冷系统控制触摸屏的指令，通过相应的继电器对制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀和电磁阀的通断电进行控制。

当用户选择的是单换热回路模式，此时需要通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的电磁阀，使电磁阀通电；在单换热回路模式下，制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀不通电。

图6是本发明实施例中可编程逻辑控制器的输出引脚接线简图，图7是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置中电磁阀的工作电路图。

在本发明具体实施过程中，所述可编程逻辑控制器的输出类型为继电器输出，即通过控制继电器来控制电磁阀的通断电。需要说明的是，继电器是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器；它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系，通常应用于自动化的控制电路中；它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

如图6和图7所示，所述第一继电器包括第一继电器线圈和第一继电器常开触点，两者的互动关系如下：当第一继电器线圈通电时，第一继电器常开触点闭合；当第一继电器线圈断电时，第一继电器常开触点断开。另外，所述第一继电器线圈接在可编程逻辑控制器的其中一个输出引脚上(在本发明具体实施过程中，将第一继电器线圈接在可编程逻辑控制器y0输出引脚上)，所述第一继电器常开触点串联在电磁阀所在的电回路中。

具体的，当用户在制冷系统控制触摸屏上选择单换热回路模式时，此时制冷系统控制触摸屏发送出单换热模式相应的指令；可编程逻辑控制器接收到相应的指令后，根据指令接通第一继电器线圈所在的y0输出引脚电路，此时第一继电器线圈得电；第一继电器线圈得电后，第一继电器常开触点闭合，接通电磁阀所在的电回路，电磁阀通电动作。

s31：通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀，使四通阀通电。

当用户选择的是双换热回路模式，此时需要通过可编程逻辑控制器控制制冷系统换热器气路变量切换装置中的四通阀，使四通阀通电；在双换热回路模式下，制冷系统换热器气路变量切换装置中的电磁阀不通电。

图8是本发明实施例中制冷系统换热器气路变量切换装置中四通阀的工作电路图。

如图6和图8所示，所述第二继电器包括第二继电器线圈和第二继电器常开触点，两者的互动关系如下：当第二继电器线圈通电时，第二继电器常开触点闭合；当第二继电器线圈断电时，第二继电器常开触点断开。另外，所述第二继电器线圈接在可编程逻辑控制器的其中一个输出引脚上(在本发明具体实施过程中，将第一继电器线圈接在可编程逻辑控制器y1输出引脚上)，所述第二继电器常开触点串联在四通阀所在的电回路中。

具体的，当用户在制冷系统控制触摸屏上选择双换热回路模式时，此时制冷系统控制触摸屏发送出双换热模式相应的指令；可编程逻辑控制器接收到相应的指令后，根据指令接通第二继电器线圈所在的y1输出引脚电路，此时第二继电器线圈得电；第二继电器线圈得电后，第二继电器常开触点闭合，接通四通阀所在的电回路，四通阀通电动作。

本发明实施例提供一种制冷系统换热器气路变量切换装置的控制方法，在所述控制方法中，所述制冷系统控制触摸屏为用户提供了操作界面，所述制冷系统换热器气路变量切换装置设置有单换热回路和双换热回路两个模式，用户根据制冷系统换热量选择相应的模式；所述制冷系统控制触摸屏发出相应模式的指令到制冷系统的可编程逻辑控制器中，可编程逻辑控制器对进行控制；所述可编程逻辑控制器根据制冷系统控制触摸屏的指令，通过继电器对制冷系统换热器气路变量切换装置中两个重要元件(四通阀和电磁阀)的通断电进行控制；所述四通阀和电磁阀根据选择的模式进行通断电，使制冷系统换热器气路变量切换装置正常运行。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种制冷系统换热器气路变量切换装置及其控制方法进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。