发明内容

通常，以所谓的性能系数(COP)表现的系统效率取决于排热换热器中制冷剂与受热换热器中的制冷剂的温度或压力之间的温度差或压力差。但是，喷射条件(如压力和温度)直接影响系统的效率。因此，仅基于排热换热器中的制冷剂的温度控制制冷剂系统可能导致由制冷系统提供的冷却的波动或低效率的运行。因此，在本领域中存在对改善制冷系统的效率的需求。

通过根据本发明的用于对至制冷循环的压缩机中的喷射进行控制的方法克服了这种需求。

总体上，本发明涉及一种用于基于制冷循环的闪蒸罐中的压力对至该制冷循环的压缩机中的喷射进行控制的方法，其中，闪蒸罐至少连接至喷射式压缩机的喷射口。

一种根据本发明的对至制冷循环中的压缩机中的喷射进行控制的方法在制冷循环中执行，该制冷循环包括至少：构造成接收制冷剂并将液体制冷剂与蒸气制冷剂分离的闪蒸罐；以及构造成压缩制冷剂的压缩机。压缩机包括用于压缩的装置、吸入口和喷射口，其中至少喷射口在至少某一个时刻连接到该用于压缩的装置。该用于压缩的装置构造成从压缩机的吸入口和/或喷射口接收制冷剂。进一步地，该用于压缩的装置压缩制冷剂。在优选的实施方式中，压缩机可以是涡旋压缩机，该用于压缩的装置可以由涡旋压缩机的涡旋组件形成。此外，压缩机还可以包括排出口，该用于压缩的装置可以构造成将经压缩的制冷剂提供至压缩机的排出口。

由于本发明涉及制冷剂系统的制冷剂循环中的制冷剂的控制，因此使用术语“连接”来描述下述的一种连接，即，使得能够经由该连接进行流体连通的连接。换言之，该连接使得能够在所连接的实体之间交换制冷剂。

根据本发明，闪蒸罐连接到压缩机的喷射口。闪蒸罐与喷射口之间的所述连接经由喷射阀建立。闪蒸罐构造成将蒸气制冷剂与液体制冷剂分离。闪蒸罐与喷射口之间的连接构造成将蒸气制冷剂从闪蒸罐提供至压缩机的喷射口。所述蒸气制冷剂可以是用于喷射到压缩机中、特别是喷射到压缩机的用于压缩的装置中的新鲜的制冷剂。

根据本发明的方法包括确定闪蒸罐中的压力。确定闪蒸罐中的压力可以持续地、周期性地执行或由特定事件触发。在这方面，特定事件例如可以是由用于控制的方法发出的读取操作。确定闪蒸罐中的压力可以包括确定闪蒸罐中的特定压力值，或者可以包括确定该压力值是否超过或低于阈值。此外，确定闪蒸罐中的该压力还可以包括确定与该压力相关联的参数。

在优选的实施方式中，闪蒸罐的入口可以包括膨胀装置，或者可以连接到制冷循环内的膨胀装置。相应的膨胀装置可用于使制冷剂膨胀，从而降低其压力。制冷剂的膨胀可以与闪蒸一起发生。闪蒸是指在饱和液体膨胀期间产生蒸气。在闪蒸罐中，蒸气制冷剂和液体制冷剂可以在闪蒸罐内的同一容纳空间中分离。例如，液态制冷剂可以收集在容纳空间的底部，而蒸气制冷剂收集在顶部。在这种情况下，确定闪蒸罐中的压力可以包括确定收集液体制冷剂和蒸气制冷剂的容纳空间中的压力。然而，在示例中，闪蒸罐可将蒸气制冷剂和液体制冷剂收集在分开的室中。例如，闪蒸罐可包括至少一个用于收集蒸气制冷剂的室和至少一个用于收集液体制冷剂的其他室。在这种情况下，确定闪蒸罐中的压力可以包括以下任何一项：确定至少一个用于收集蒸气制冷剂的室内的压力；以及确定至少一个用于收集液体制冷剂的室内的压力。

根据本发明，该方法还包括基于所确定的闪蒸罐中的压力控制喷射阀。控制喷射阀可以包括调节喷射的制冷剂的量。

因此，控制喷射阀可以包括打开或关闭喷射阀或部分地打开或关闭喷射阀。就这一点而言，部分地打开或关闭喷射阀可以包括确定喷射阀的开度并将喷射阀设定为所述开度。开度可以用百分比表示，其中100％可以指完全打开的喷射阀，而0％可以指完全关闭的喷射阀。

在执行根据本发明的方法的制冷系统中，控制可以由系统内的控制器来执行。为此，控制器可以连接到受控制的部件。控制器与其他部件(诸如喷射阀、压缩机和/或闪蒸罐)之间的连接被配置为交换信息。控制器可以通过将一个或更多个控制信号传输到喷射阀来执行控制喷射阀的步骤。控制信号可能致使阀门关闭或打开。此外，控制器还可以提供致使进行读取操作以确定闪蒸罐中的压力的附加的控制信号。

该控制器可以连接至至少一个传感器，其中该传感器被配置为确定压力。所述至少一个传感器可以集成在闪蒸罐中。在一个示例中，该传感器可以被配置为确定闪蒸罐中的压力并将所确定的压力提供给控制器。在另一个示例中，传感器可以被配置为向控制器提供数据，其中控制器被配置为根据由传感器提供的数据来确定闪蒸罐中的压力。在任何情况下，控制器都被配置为基于所确定的闪蒸罐中的压力来确定是否以及如何执行控制。例如，控制器可以确定如何调节喷射的制冷剂的量。

在优选的实施方式中，控制喷射阀可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力低于第一阈值的情况下关闭喷射阀。第一阈值可以被称为用于喷射的最小闪蒸罐压力。该用于喷射的最小闪蒸罐压力可以取决于压缩机的运行状况。在优选的实施方式中，该用于喷射的最小闪蒸罐压力是闪蒸罐中的对于提供将新鲜制冷剂高效地喷射到压缩机中所必须的压力。在至少一个实施方式中，用于喷射的最小闪蒸罐压力被选择为大于压缩机的吸入口处的压力。例如，用于喷射的最小闪蒸罐压力基于压缩机的内部特性。因此，该用于喷射的最小闪蒸罐压力可以是特定于压缩机的值。

此外，控制喷射阀可以包括在闪蒸罐压力等于或大于第一阈值且可能低于第二阈值的情况下至少部分地打开喷射阀。第二阈值大于第一阈值，并且可以是用于制冷剂喷射的最大闪蒸罐压力。如果闪蒸罐中的压力超过用于喷射的最大闪蒸罐压力，则制冷剂会在下述的压力下喷射到压缩机中，该压力太高，可能会或者损害压缩机或者导致经压缩的制冷剂的太高的、会导致COP降低的排出压力。因此，控制喷射阀还可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力大于第二阈值的情况下关闭喷射阀。

在至少一些实施方式中，打开喷射阀可以包括基于所确定的闪蒸罐压力来确定喷射阀的开度的值并且将喷射阀的开度设置为所确定的值。该所确定的值可以由百分比表示。此外，该确定可以由控制器使用闭环算法来执行。该闭环算法的示例可以是比例积分微分(PID)控制算法、模糊逻辑算法或Z变换。因此，可以执行该确定的控制器可以是PID控制器、模糊逻辑控制器或Z变换器。但是，本领域技术人员将意识到可以使用其他类型的控制器。闭环控制器可以是执行根据本发明的方法的控制器，或者可以是执行根据本发明的方法的控制器内的部件，或者可以连接到所述控制器。使用闭环控制器进行确定具有以下优点：闭环控制器通常便宜且易于实施，并且不需要大量的维护工作。

在至少一些前述实施方式中，仅在确定了压缩机正在运行的情况下才执行喷射阀的打开。在这些实施方式中，该方法可以进一步包括确定是否压缩机正在运行。确定是否压缩机正在运行可以包括确定压缩机正在正常运行，这意味着压缩机不在故障状况下运行。在压缩机未运行或运行不正常的情况下，则控制器也可决定关闭喷射阀。

在另一个优选实施方式中，该方法可以包括确定压缩机的喷射口处的压力。进一步地，该方法可以包括确定喷射口处的压力是否大于第三阈值。第三阈值可以是最大喷射压力。在确定了喷射口处的压力大于第三阈值的情况下，则该方法可以包括关闭喷射阀并停止压缩机的运行。如果在喷射口处的压力超过最大喷射压力，则由压缩机在喷射口处收到的制冷剂的压力对于允许适当的至压缩机中的喷射而言已经太高。因此，该方法步骤代表安全调整，因为可以停止压缩机的运行，以避免由于升高的压力而损坏压缩机。

在另一个优选实施方式中，该方法可以进一步包括控制压缩机。尽管该控制可以调节压缩机的运行，但是需要理解的是，压缩机的运行也可以通过其他控制操作调节。例如，可以通过压缩机的吸入口处的压力来控制压缩机的运行，并且在闪蒸罐压力变得太高的情况下，可以基于闪蒸罐压力来调节压缩机的运行。

控制压缩机还可以包括调节压缩机的运行状况。压缩机的运行状况可以由压缩机的容量确定。在这方面，例如，压缩机的容量可以被定义为每个时间间隔提供的经压缩的制冷剂的量。如本领域技术人员将理解的，可以通过调节压缩机的运行速度执行对压缩机的容量的调节，因为所述调节与每个时间间隔内提供的经压缩的制冷剂的量直接相关。例如，压缩机运行的速度越高，在每个时间间隔内由压缩机提供的经压缩的制冷剂的量就越高。

在优选的实施方式中，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力低于第四阈值的情况下，控制压缩机可以包括确定压缩机的运行速度并将运行速度设置为所确定的运行速度。第四阈值可以被称为用于压缩机卸载的闪蒸罐压力。

在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第四阈值且低于第五阈值的情况下，则控制压缩机可包括卸载压缩机。由此，第五阈值可以等于第二阈值，其可以被称为用于制冷剂喷射的最大压力。卸载压缩机可以包括将压缩机的容量减小到最小。尽管压缩机的容量被减小到最小，但是压缩机的运行并未停止。根据本发明，压缩机在处于第四阈值与第五阈值之间的压力范围内时被卸载。在该压力范围内，无论压缩机的吸入口处的压力如何都将执行卸载。

如果所确定的闪蒸罐压力大于第五阈值，则该方法可以进一步包括停止压缩机的操作。这可以改善压缩机的安全运行，因为如果闪蒸罐压力过高，这会导致喷射压力过高并可能损坏压缩机，则压缩机的运行会被停止。

在另一个优选实施方式中，压缩机包括排出口，执行该方法的制冷循环还包括排热换热器和第二膨胀装置，该排热换热器连接到压缩机的排出口，第二膨胀装置布置在排热换热器与闪蒸罐之间。第二膨胀装置可以被称为高压阀。该方法还可包括：在所确定的闪蒸罐压力低于第六阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设置为预定值。可以基于在制冷循环中使用的压缩机的特性来确定预定值。在一个实施方式中，预定值可以对应于完全打开的第二膨胀装置。第六阈值可以是对于闪蒸罐的正确操作所必需的最小允许的闪蒸罐压力。预定值可以是已知的在标准条件下提供可接受的制冷剂性能的值。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第六阈值且低于第七阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设置为由PID控制器基于第一排热换热器压力模式(HRHE_mode1)确定的值。第一排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度对第二膨胀装置进行控制，以便在排热换热器中达到期望的压力并由此达到高COP。例如，该期望的压力可以是由操作员指定的或在制造期间设定的设定点，或者可以是与最佳COP相关联的最佳压力。最佳压力可以取决于压缩机的运行状况或其他系统特性，例如压缩机效率或换热器效率。该期望的压力可以由控制器确定。在一个实施方式中，控制器检测制冷剂在排热换热器的出口处的温度。因此，控制器可以被配置为自身测量温度，或者可以被配置为从传感器接收温度。基于所确定的在排热换热器的出口处的温度，控制器调节第二膨胀装置的开度，以便维持排热换热器中的高压，这优化了COP。排热换热器的出口处的制冷剂的温度与排热换热器中的制冷剂的压力之间的关系至少部分取决于所使用的制冷剂的热力学特性。例如，排热换热器中的制冷剂的压力可以取决于以下参数中的至少一者：排热换热器中的制冷剂的温度、受热换热器中的制冷剂的压力以及喷射压力。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第七阈值且低于第八阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设定为由PID控制器基于第二排热换热器压力模式(HRHE_mode2)所确定的值。第八阈值可以等于第四阈值。第二排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度和闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。由此，第二排热换热器压力模式通过减小第二膨胀装置的开度来解决增加的闪蒸罐压力水平。这可以降低闪蒸罐压力。进一步地，这可以允许实现适合于将制冷剂喷射到压缩机中的闪蒸罐压力。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第八阈值且低于第九阈值的情况下，基于模糊调整控制第二膨胀装置的开度。第九阈值可以等于第二阈值。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第九阈值且低于第十阈的情况下，基于闪蒸罐压力调整模式(FT_mode)控制第二膨胀装置的开度。第十阈值可以被称为最大允许的闪蒸罐压力。闪蒸罐压力调整模式表示基于闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。由此，闪蒸罐压力调整模式考虑了进一步增加的闪蒸罐压力并且调整第二膨胀装置以便接收适合于喷射的闪蒸罐压力。由于闪蒸罐压力高于使用了第二排热换热器压力模式的压力范围，因此闪蒸罐压力是调整的主要条件。

进一步地，该方法可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第九阈值的情况下关闭第二膨胀装置。

在另一优选的实施方式中，执行该方法的制冷循环还包括所谓的旁通管线，该旁通管线连接在闪蒸罐与压缩机的吸入口之间。由此，该旁通管线可用于将制冷剂从闪蒸罐提供给压缩机。在一个示例中，旁通管线可以连接至闪蒸罐的蒸气收集室。进一步地，旁通管线可以包括旁通阀。旁通阀可以起到使制冷剂膨胀的作用。通过旁通阀使制冷剂膨胀可用于降低制冷剂的压力。在这些实施方式中，该方法可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力低于第十一阈值的情况下关闭旁通阀。第十一阈值可以是用于旁通调整的最小闪蒸罐压力。

进一步地，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十一阈值且低于第十二阈值的情况下，基于所确定的闪蒸罐压力来确定旁通阀的开度的值。第十二阈值可以等于第四阈值。开度可以由PID控制器确定。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十二阈值且低于第十三阈值的情况下，完全打开旁通阀。第十三阈值可以等于第二阈值。

此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十二阈值的情况下，将旁通阀的开度设置为预定值。从而，该预定值可以由用户根据制冷剂和制冷剂系统的特性来设置。为了将该预定值设定为适当的值，该预定值表示在不向压缩机的吸入口提供太高压力的情况下闪蒸罐压力被降低的开度。

贯穿本申请描述的阈值在至少一些实施方式中可以独立于制冷系统的运行状况。然而，在其他实施方式中，阈值中的至少一个阈值可以取决于制冷系统的运行状况。例如，第三阈值可取决于排热换热器中的制冷剂的压力、受热换热器中的制冷剂的压力或环境温度中的至少一者。在这种情况下，执行根据本发明的方法的控制器可以包括用于基于制冷系统的运行状况来自适应地调节第三阈值的逻辑。因为第三阈值可以是最大喷射压力，所以第三阈值对制冷系统的运行状况的依赖可以改善控制的灵活性，可以导致更高的COP和压缩机的提升的可靠性，并且还可以保护压缩机免生故障。

以下描述和附图详细阐述了上述系统的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用各种实施方式的原理的各种方式中的一些方式，并且所描述的实施方式旨在包括所有这些方面及其等同形式。