CN203642544U - 一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***通过使用单一制冷单元完成多个独立温度控制需求，包括第一循环流体通路、第二循环流体通路、冷却流体回路和厂务流体通路，第一循环流体通路包括第一换热器、第一循环流体入口和第一循环流体出口112。第一循环流体与冷却流体在所述第一换热器处进行热交换；第二循环流体通路120包括第二换热器、第二循环流体入口和第二循环流体出口，第二循环流体与冷却流体在所述第二换热器处进行热交换。使之既控制了被控物体温度，又降低了总体能耗，节约了生产成本。

Description

一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***

【技术领域】

本实用新型涉及热交换领域，尤其涉及一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***。

【背景技术】

如何能精确控制冷冻机冷媒的流量（被压缩冷媒的膨胀流量），与液体或气体进行热交换，从而达到液体或气体的精密温度控制是冷冻机冷媒--水或气体热交换冰水机在工业中用于设备或物体的温度恒定的重要课题。对于有多个独立温度控制，特别是精密温度控制需求的恒温***,通常是使用多个独立的压缩机进行制冷或加热。使用单一制冷单元控制多个独立目标温度的媒体或物体,特别是精密温度控制,需要解决由于各不同温度通道的工况的不同,如：运行或停止、温度高或低，而影响其他通道温度控制的精度及冷冻***冷媒的压缩/膨胀的问题。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，使用单一制冷单元完成多个独立温度控制需求，以达到控温、节能的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，包括第一循环流体通路、第二循环流体通路、冷却流体回路和厂务流体通路，

所述第一循环流体通路包括第一换热器、第一循环流体入口和第一循环流体出口，第一循环流体与冷却流体在所述第一换热器处进行热交换，所述第一换热器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，

所述第二循环流体通路包括第二换热器、第二循环流体入口和第二循环流体出口，第二循环流体与冷却流体在所述第二换热器处进行热交换，所述第二换热器包括第三输入端口、与第三输入端口连通的第三输出端口、第四输入端口和与第四输入端口连通的第四输出端口，

所述冷却流体回路包括压缩机、第三换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，冷却流体与厂务流体在所述第三换热器处进行热交换，所述第三换热器包括第五输入端口、与第五输入端口连通的第五输出端口、第六输入端口和与第六输入端口连通的第六输出端口，所述第一电子膨胀阀的输出端口与所述第一换热器的第二输入端口相连通，所述第一电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述第二电子膨胀阀的输出端口与所述第二换热器的第四输入端口相连通，所述第二电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述第三电子膨胀阀的输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述第三电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述压缩机的输出端口与所述第三换热器的第六输入端口相连通，所述压缩机的输入端口与所述第一换热器的第二输出端口相连通，或与所述第二换热器的第四输出端口相连通，或与第三电子膨胀阀的输出端口相连通，

所述厂务流体从所述第三换热器的第五输入端口流入，从所述第三换热器的第五输出端口流出。

进一步的，所述第一循环流体通路还包括用于检测所述第一循环流体温度的第一温度传感器，所述第二循环流体通路还包括用于检测所述第二循环流体温度的第二温度传感器，基于所述第一温度传感器和第二温度传感器检测到的循环流体温度来控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀的开关比例。

进一步的，所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀的开关比例是可控的。

进一步的，所述冷却流体回路有三条回路，第一条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第一电子膨胀阀和所述第一换热器形成的回路，

第二条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第三电子膨胀阀形成的回路，

第三条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第二电子膨胀阀和所述第二换热器形成的回路。

进一步的，所述第一循环流体通路还包括用于增加所述第一循环流体循环动力的第一循环泵，所述第一循环泵的输入端口与所述第一换热器的第一输出端口连通，所述第一循环泵的输出端口与所述第一循环流体出口连通。

进一步的，所述第一循环泵上设有第一加热器，以提高第一循环流体的温度。

进一步的，所述第二循环流体通路还包括用于增加所述第二循环流体循环动力的第二循环泵，所述第二循环泵的输入端口与所述第二换热器的第三输出端口连通，所述第二循环泵的输出端口与所述第二循环流体出口连通。

进一步的，所述第二循环泵上设有第二加热器，以提高第二循环流体的温度。

更进一步的，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为氟利昂制冷剂，所述厂务流体为冷却水。

与现有技术相比，本实用新型使用单一制冷单元完成多个独立温度控制需求，使之既控制了被控物体温度，又降低了总体能耗，节约了生产成本。

【附图说明】

图1为本实用新型中的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***在一个实施例中的结构示意图。

其中：100为单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，110为第一循环流体通路，111为第一循环流体入口，112为第一循环流体出口，113为第一换热器，114为第一温度传感器，115为第一加热器，116为第一循环泵，120为第二循环流体通路，121为第二循环流体入口，122为第二循环流体出口，123为第二换热器，124为第二温度传感器，125为第二加热器，126为第二循环泵，130为厂务流体通路，131为厂务流体入口，132为厂务流体出口，133为第三换热器，140为冷却流体回路，141为第一电子膨胀阀，142为第二电子膨胀阀，143为第三电子膨胀阀，144为压缩机。

【具体实施方式】

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型中的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，所述单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***100包括第一循环流体通路110、第二循环流体通路120、冷却流体回路140和厂务流体通路130。

所述第一循环流体通路110包括第一换热器113、第一循环流体入口111和第一循环流体出口112。第一循环流体与冷却流体在所述第一换热器113处进行热交换。

所述第一换热器113包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口。

所述第一循环流体经第一循环流体入口111由所述第一换热器113的第一输入端口流入第一换热器113，流体从第一换热器113的第一输出端口流出，并通过所述第二循环流体出口112流出。

所述第二循环流体通路120包括第二换热器123、第二循环流体入口121和第二循环流体出口122，第二循环流体与冷却流体在所述第二换热器123处进行热交换。

所述第二换热器123包括第三输入端口、与第三输入端口连通的第三输出端口、第四输入端口和与第四输入端口连通的第四输出端口。

所述第二循环流体经第二循环流体入口121由所述第二换热器123的第三输入端口流入第二换热器123，流体从第二换热器123的第三输出端口流出，并通过所述第二循环流体出口122流出。

所述厂务流体入口131与所述第三换热器133的第五输入端口相连通，所述厂务流体出口132与所述第三换热器133的第五输出端口相连通。

所述冷却流体回路140包括压缩机144、第三换热器133、第一电子膨胀阀141、第二电子膨胀阀142和第三电子膨胀阀143。冷却流体与厂务流体在所述第三换热器133处进行热交换。

所述第三换热器133包括第五输入端口、与第五输入端口连通的第五输出端口、第六输入端口和与第六输入端口连通的第六输出端口，所述第一电子膨胀阀141的输出端口与所述第一换热器113的第二输入端口相连通，所述第一电子膨胀阀141的输入端口与所述第三换热器133的第六输出端口相连通，所述第二电子膨胀阀142的输出端口与所述第二换热器123的第四输入端口相连通，所述第二电子膨胀阀142的输入端口与所述第三换热器133的第六输出端口相连通，所述第三电子膨胀阀143的输出端口与所述压缩机144的输入端口相连通，所述第三电子膨胀阀143的输入端口与所述第三换热器133的第六输出端口相连通，所述压缩机144的输出端口与所述第三换热器133的第六输入端口相连通，所述压缩机144的输入端口与所述第一换热器113的第二输出端口相连通，或与所述第二换热器123的第四输出端口相连通，或与第三电子膨胀阀143的输出端口相连通。

所述冷却流体经由压缩机144的输出端流出经第三换热器133的第六输入端口，一部分经第一电子膨胀阀141流入第一换热器113，冷却流体从第一换热器113的第二输出口端流出，由压缩机144的输入端回到压缩机144中；另一部分经第三电子膨胀阀143，由压缩机144的输入端回到压缩机144中；还有一部分经第二电子膨胀阀142流入第二换热器123，冷却流体从第二换热器123的第四输出口端流出，由压缩机144的输入端回到压缩机144中。

其中第一电子膨胀阀141、第二电子膨胀阀142和第三电子膨胀阀143的开关比例是可调的，比如100%开启至0%开启，每5%一个调整等级，那么则有0%，5%，10%，…——95%，100%这么多的开关比例等级，这样相对于整体控制***流量口径来讲，可以非常精确的调整流量，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。每个电子膨胀阀带有控制开关比例的步进电机或直流电机，通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电子膨胀阀的开关比例。高温时，如循环流体80摄氏度，需降至20摄氏度，则让第一电子膨胀阀141开启调大，第二电子膨胀阀142开启调大，第三电子膨胀阀143开启调小或关闭，增加冷却流体与循环流体的热交换量，以达到高幅度降低循环流体温度的目的；低温时，如循环流体25摄氏度，需降至20摄氏度，则让第一电子膨胀阀141开启调小，第二电子膨胀阀142开启调小，第三电子膨胀阀143开启调大，减小冷却流体与循环流体的热交换量，以达到低幅度降低循环流体温度的目的。

可以看出，所述冷却流体回路140有三条通路，第一条通路是：所述压缩机144、所述第三换热器133、所述第一电子膨胀阀141和所述第一换热器113形成的回路，具体的，所述冷却流体从所述压缩机144流出，流经所述第三换热器133、第一电子膨胀阀141和所述第一换热器113，在所述第三换热器133和第一换热器113处进行热交换，随后回到所述压缩机144。

第二条回路是：所述压缩机144、所述第三换热器133、所述第三电子膨胀阀143形成的回路，具体的，所述冷却流体从所述压缩机144流出，流经所述第三换热器133和第三电子膨胀阀143，在所述第三换热器133处进行热交换，随后回到所述压缩机144。

第三条回路是：所述压缩机144、所述第三换热器133、所述第二电子膨胀阀142和所述第二换热器123形成的回路，具体的，所述冷却流体从所述压缩机144流出，流经所述第三换热器133、第二电子膨胀阀142和所述第二换热器123，在所述第三换热器133和第二换热器123处进行热交换，随后回到所述压缩机144。

在本实施例中，所述第一循环流体通路110还包括用于增加所述第一循环流体循环动力的第一循环泵116，所述第一循环泵116的输入端口与所述第一换热器113的第一输出端口连通，所述第一循环泵116的输出端口与所述循环流体出口112连通。为了提高第一循环流体的温度，所述第一循环泵116上设有第一加热器115。所述第二循环流体通路120还包括用于增加所述第二循环流体循环动力的第二循环泵126，所述第二循环泵126的输入端口与所述第二换热器123的第三输出端口连通，所述第二循环泵126的输出端口与所述第二循环流体出口122连通。为了提高第二循环流体的温度，所述第二循环泵126上设有第二加热器125。

在所述第一循环流体通路110上还包括第一温度传感器114，其用于检测所述第一循环流体的温度。所述第一温度传感器114的输入端口与所述第一循环泵116的输出端口连通，所述第一温度传感器114的输出端口与所述第一循环流体出口112相连通。所述第一循环流体从所述第一换热器113的第一输出端口流出，经第一循环泵116和第一温度传感器114，到达第一循环流体出口112。所述第二循环流体通路120还包括第二温度传感器124，其用于检测所述第二循环流体的温度。所述第二温度传感器124的输入端口与所述第二循环泵126的输出端口连通，所述第二温度传感器124的输出端口与所述第二循环流体出口122相连通。所述第二循环流体从所述第二换热器123的第三输出端口流出，经第二循环泵126和第二温度传感器124，到达第二循环流体出口122。

基于所述第一温度传感器114检测到的第一循环流体温度和第二温度传感器124检测到的第二循环流体温度来控制第一电子膨胀阀141、第二电子膨胀阀142和第三电子膨胀阀143的开关比例，从而实现对单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***100中对冷却流体的控制，进而实现被控对象的精确温度控制。

在本实施例中，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为氟利昂制冷剂，所述厂务流体为冷却水。

综上所述，本实用新型的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***100在所述第三换热器133的第六输出端口和所述第一换热器113的第二输入端口之间设置第一电子膨胀阀141；在所述第三换热器133的第六输出端口和所述第二换热器123的第四输入端口之间设置第二电子膨胀阀142。所述单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***100还包括设置于所述第一循环流体通路110上的用于检测所述第一循环流体温度的第一温度传感器114和设置于所述第二循环流体通路120上的用于检测所述第二循环流体温度的第二温度传感器124，基于所述第一温度传感器114检测到的第一循环流体温度和所述第二温度传感器124检测到的第二循环流体温度来控制各个电子膨胀阀的开关比例，调节一部分冷却流体与第一、第二循环流体的热交换量。利用1个或2个以上的电子膨胀阀比例调节达到宽温度域控制目的，从而有效地做到循环液体在一个较宽的温度范围的精确控温。

其具体工作原理为：所述冷却流体从压缩机144流出，经第三换热器133，所述冷却流体在第三换热器133处与厂务流体进行热交换后，一部分经第一电子膨胀阀141和第一换热器113，所述冷却流体在第一换热器113处与第一循环流体进行热交换后回到压缩机144；一部分经第二电子膨胀阀142和第二换热器123，所述冷却流体在第二换热器123处与与第二循环流体进行热交换后回到压缩机144；另一部分经第三电子膨胀阀143后回到压缩机144。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于，包括第一循环流体通路、第二循环流体通路、冷却流体回路和厂务流体通路，

所述第一循环流体通路包括第一换热器、第一循环流体入口和第一循环流体出口，第一循环流体与冷却流体在所述第一换热器处进行热交换，所述第一换热器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，

所述第二循环流体通路包括第二换热器、第二循环流体入口和第二循环流体出口，第二循环流体与冷却流体在所述第二换热器处进行热交换，所述第二换热器包括第三输入端口、与第三输入端口连通的第三输出端口、第四输入端口和与第四输入端口连通的第四输出端口，

所述冷却流体回路包括压缩机、第三换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，冷却流体与厂务流体在所述第三换热器处进行热交换，所述第三换热器包括第五输入端口、与第五输入端口连通的第五输出端口、第六输入端口和与第六输入端口连通的第六输出端口，所述第一电子膨胀阀的输出端口与所述第一换热器的第二输入端口相连通，所述第一电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述第二电子膨胀阀的输出端口与所述第二换热器的第四输入端口相连通，所述第二电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述第三电子膨胀阀的输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述第三电子膨胀阀的输入端口与所述第三换热器的第六输出端口相连通，所述压缩机的输出端口与所述第三换热器的第六输入端口相连通，所述压缩机的输入端口与所述第一换热器的第二输出端口相连通，或与所述第二换热器的第四输出端口相连通，或与第三电子膨胀阀的输出端口相连通，

所述厂务流体从所述第三换热器的第五输入端口流入，从所述第三换热器的第五输出端口流出。

2.如权利要求1所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第一循环流体通路还包括用于检测所述第一循环流体温度的第一温度传感器，所述第二循环流体通路还包括用于检测所述第二循环流体温度的第二温度传感器，基于所述第一温度传感器和第二温度传感器检测到的循环流体温度来控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀的开关比例。

3.如权利要求2所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀的开关比例是可控的。

4.如权利要求1所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述冷却流体回路有三条回路，第一条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第一电子膨胀阀和所述第一换热器形成的回路，

第二条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第三电子膨胀阀形成的回路，

第三条回路是：所述压缩机、所述第三换热器、所述第二电子膨胀阀和所述第二换热器形成的回路。

5.如权利要求1所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第一循环流体通路还包括用于增加所述第一循环流体循环动力的第一循环泵，所述第一循环泵的输入端口与所述第一换热器的第一输出端口连通，所述第一循环泵的输出端口与所述第一循环流体出口连通。

6.如权利要求5所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第一循环泵上设有第一加热器，以提高第一循环流体的温度。

7.如权利要求1所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第二循环流体通路还包括用于增加所述第二循环流体循环动力的第二循环泵，所述第二循环泵的输入端口与所述第二换热器的第三输出端口连通，所述第二循环泵的输出端口与所述第二循环流体出口连通。

8.如权利要求7所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述第二循环泵上设有第二加热器，以提高第二循环流体的温度。

9.如权利要求1所述的单一压缩机冷媒控制的多温度热交换***，其特征在于：所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为氟利昂制冷剂，所述厂务流体为冷却水。

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