专利名称：高精度温控热交换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种高精度温控热交换系统。
背景技术：
利用冷冻机进行温度控制的系统，大多是采用控制冷冻机冷媒(氟利昂)膨胀后的 流量达到对控温物体的温度控制。而需要被控制的物体(设备)通常需要另外一个恒定温度 或一个需要在一个可变的温度范围，例如摄氏-20度 80度中的某个温度。常用的方法是 使用另外一种液体或气体(一次液体或气体，以下称循环流体)与上述冷冻机冷媒(氟利昂) 通过热交换器进行热交换达到精确的循环液体温度控制，之后利用所述循环流体去控制控 温物体的温度。这种热交换是通过控制冷冻机冷媒(氟利昂)的流量来调节热交换功率的， 通常冷媒的流量多是通过0N/0FF (开/关)动作的电磁阀或机械感温式膨胀阀或毛细管等 来完成，这些膨胀阀都很难对冷媒流量进行精确的控制。
因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种热交换系统，其可以实现大功率热 交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，从而实现被控对象的精确温度控制。
为了解决上述问题，本发明提出一种热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括 压缩机、冷凝器、热交换器，所述冷冻机中的冷媒与冷却流体在冷凝器处进行热交换，循环 流体与所述冷冻机中的冷媒在热交换器处进行热交换，所述冷凝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，所述热交换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，所述冷冻机还包括第一电子膨胀阀装置、第二电 子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述压缩机的输出端口与所述冷凝器的第一输入端 口相连通，所述冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端 口相连通，所述热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的 输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第 一输出端口还通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通；所述循环流体从 所述热交换器的第二输入端口流入，从所述热交换器的第二输出端口流出，所述冷却流体 从所述冷凝器的第二输入端口流入，从所述冷凝器的第二输出端口流出。
进一步的，第一电子膨胀阀装置和第二电子膨胀阀装置均包括多个并联的相互独 立的电子膨胀阀单元，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的用于检测所 述循环流体温度的温度传感器，基于所述温度传感器检测到的循环流体温度来控制各个电 子膨胀阀装置。其中所述电子膨胀阀单元的开关比例是可控的。
进一步的，所述冷冻机中的冷媒有三条通路，第一条通路是从所述压缩机的输出 端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第二 条通路是从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述热交换器 的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是从 所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第 三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回所述压缩机。
进一步的，所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池、接收罐、干燥器 和视窗，所述冷凝器的第一输出端口与所述接收罐的输入端口连通，所述接收罐的输出端 口经过干燥器和视窗与第一电子膨胀阀装置的输入端口和第三电子膨胀阀装置的输入端 口连通，所述吸蓄池的输入端口与第三电子膨胀阀装置的输出端口和所述热交换器的第一 输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述压缩机的输入端口连通。
进一步的，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的用于储存所述 循环流体的循环流体罐，在所述流体罐内设置有加热丝，根据所述温度传感器检测到的循 环流体温度使能所述加热丝。
进一步的，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的泵和马达，以 驱动所述循环流体的流动。
进一步的，在所述循环流体通路的入口后和所述循环流体通路的出口前还设置有 连通所述循环流体管道的旁通阀。
更进一步的，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。
与现有技术相比，本发明通过在热交换系统的冷冻机中设置电子膨胀阀的并联驱 动，从而实现大功率热交换系统冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。
图1为本发明中的热交换系统在一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
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发明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，也不构成对本发明的限制。
图1为本发明中的高精度温控热交换系统100在一个实施例中的结构示意图。如 图1所示，所述热交换系统100包括冷冻机110、冷却流体通路120和循环流体通路130。
所述冷冻机110包括压缩机112，冷凝器114、热交换器115 (或者称为蒸发器)、第 一电子膨胀阀装置ELV1、第二电子膨胀阀装置ELV2和第三电子膨胀阀装置ELV3。所述冷 冻机110中的冷媒与冷却流体通路120中的冷却流体在冷凝器114处进行热交换；循环流 体通路130中的循环流体与所述冷冻机110中的冷媒在热交换器115处进行热交换。
所述冷凝器114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。所述热交换器115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 □。
所述压缩机112的输出端口与所述冷凝器114的第一输入端口相连通，所述冷凝器114的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置ELVl与热交换器115的第一输入端口相连通，所述热交换器115的第一输出端口与所述压缩机112的输入端口相连通，所述压缩机112的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置ELV2与热交换器115的第一输入端口相连通，所述冷凝器114的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置ELV3与所述压缩机112的输入端口相连通。其中，第一电子膨胀阀装置ELVl和第二电子膨胀阀装置ELVl均包括多个并联的相互独立的电子膨胀阀单元。由于单个电子膨胀阀单元的流量口径一般较小，在大功率中的热交换应用中一般不采用这种电子膨胀阀单元，而在本发明中通过采用多个电子膨胀阀单元并联的方式来增大的整个电磁膨胀装置的总体流量口径，从而可以满足大功率中的热交换应用。此外，每个电子膨胀阀单元的开关比例都是可调的，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， 这样相对于整个电子膨胀阀装置的总体流量口径来讲，可以非常精确的调整冷媒流过的流量，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。每个电子膨胀阀单元包括电子式膨胀阀和控制所述电子式膨胀阀的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式膨胀阀的开关比例。
可以看出，所述冷冻机110中的冷媒有三条通路，第一条通路是从所述压缩机112 的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器114的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置ELV1、所述热交换器115的第一输入端口和第一输出端口、压缩机112的输入端口流回所述压缩机；第二条通路是从所述压缩机112的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置ELV2、所述热交换器115的第一输入端口和第一输出端口、压缩机112的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是从所述压缩机112的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器114的第一输入端口和第一输出端口、第三电 子膨胀阀装置ELV3、压缩机112的输入端口流回所述压缩机。
在本实施例中，所述冷冻机110还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池116、接收罐117、干燥器118和视窗119，所述冷凝器114的第一输出端口与所述接收罐117的输入端口连通，所述接收罐117的输出端口经过干燥器118和视窗119与第一电子膨胀阀装置ELVl的输入端口和第三电子膨胀阀装置ELV3的输入端口连通，所述吸蓄池116的输入端口与第三电子膨胀阀装置ELV3的输出端口和所述热交换器115的第一输出端口连通，所述吸蓄池116的输出端口与所述压缩机112的输入端口连通。
在所述冷却流体通路120上包括与冷凝器114第二输入端口连通的冷却流体通路入口 122和与冷凝器114第二输出端口连通的冷却流体通路出口 124。所述冷却流体从所述冷凝器114的第二输入端口流入，从所述冷凝器114的第二输出端口流出。在本实施例中，在所述冷却流体通路120上还设置有温度传感器126，其用于检测所述冷却流体的温度。
在所述循环流体通路130上包括与热交换器115的第二输入端口连通的循环流体通路入口 132和与热交换器115第二输出端口连通的循环流体通路出口 134。所述循环流体从所述热交换器115的第二输入端口流入，从热交换器115的第二输出端口流出。所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路130上的用于检测所述循环流体温度的温度 传感器136，基于所述温度传感器136检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置 ELVU ELV2和ELV3的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进 而实现被控对象的精确温度控制。在本实施例中，在所述循环流体管道入口 132后和所述 循环流体管道出口 134前分别设置有一个检测所述循环流体温度的温度传感器136。
在本实施例中，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的用于储存所 述循环流体的循环流体罐137，设置于所述循环流体的通路上的用以驱动所述循环流体的 流动的泵138和马达139，以及在所述循环流体通路入口 132后和所述循环流体通路出口 134前设置的旁通阀133。在所述流体罐137内设置有加热丝HT，其可以根据所述温度传感 器136检测到的循环流体温度来使得所述加热丝HT开始或停止工作。
在本实施例中，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。
综上所述，本发明的热交换系统通过在所述冷凝器114的第一输出端口和热交换 器115的第一输入端口之间设置第一电子膨胀阀装置ELVl ;在所述压缩机112的输出端口 和热交换器115的第一输入端口之间设置第二电子膨胀阀装置ELV2 ;在所述冷凝器114的 第一输出端口与所述压缩机112的输入端口之间设置第三电子膨胀阀装置ELV3，并且第一 电子膨胀阀装置和第二电子膨胀阀装置包括多个并联的相互独立的电子膨胀阀单元。在所 述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路130上的用于检测所述循环流体温度的温 度传感器136，基于所述温度传感器检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置的 开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精 确温度控制。
虽然通过实施例描述了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和 变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的 精神。
权利要求
1.一种热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括压缩机、冷凝器、热交换器，所述冷冻机中的冷媒与冷却流体在冷凝器处进行热交换，循环流体与所述冷冻机中的冷媒在热交换器处进行热交换， 所述冷凝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， 所述热交换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，其特征在于， 所述冷冻机还包括第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述压缩机的输出端口与所述冷凝器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口还通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通； 所述循环流体从所述热交换器的第二输入端口流入，从所述热交换器的第二输出端口流出，所述冷却流体从所述冷凝器的第二输入端口流入，从所述冷凝器的第二输出端口流出。
2.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，第一电子膨胀阀装置和第二电子膨胀阀装置均包括多个并联的相互独立的电子膨胀阀单元，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的用于检测所述循环流体温度的温度传感器，基于所述温度传感器检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置的开关比例。
3.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述电子膨胀阀单元的开关比例是可控的。
4.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述冷冻机中的冷媒有三条通路，第一条通路是从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第二条通路是从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回所述压缩机。
5.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池、接收罐、干燥器和视窗，所述冷凝器的第一输出端口与所述接收罐的输入端口连通，所述接收罐的输出端口经过干燥器和视窗与第一电子膨胀阀装置的输入端口和第三电子膨胀阀装置的输入端口连通，所述吸蓄池的输入端口与第三电子膨胀阀装置的输出端口和所述热交换器的第一输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述压缩机的输入端口连通。
6.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的用于储存所述循环流体的循环流体罐，在所述流体罐内设置有加热丝，根据所述温度传感器检测到的循环流体温度使能所述加热丝。
7.根据权利要求6所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的泵和马达，以驱动所述循环流体的流动。
8.根据权利要求6所述的热交换系统，其特征在于，在所述循环流体通路的入口后和所述循环流体通路的出口前还设置有连通所述循环流体管道的旁通阀。
9.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。
全文摘要
本发明公开了一种高精度温控热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括压缩机、冷凝器、热交换器，压缩机的输出端口与冷凝器的第一输入端口相连通，冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，冷凝器的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置与压缩机的输入端口相连通，其中，第一电子膨胀阀装置和第二电子膨胀阀装置均包括多个并联的相互独立的电子膨胀阀单元。与现有技术相比，本发明通过在热交换系统的冷冻机中设置电子膨胀阀的并联驱动，从而实现大功率热交换系统冷媒流量的精确控制。
文档编号F25B39/00GK103017389SQ20121036063
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者张翔 申请人:无锡溥汇机械科技有限公司