[发明专利]一种使用补气压缩机的内复叠冰箱系统及控制方法

权利要求书

1.一种使用补气压缩机的内复叠冰箱系统，其特征在于：包括补气压缩机(101)，补气压缩机(101)出口与冷凝器(102)入口相连，冷凝器(102)出口依次与第一电子膨胀阀(103)和冷藏蒸发器(104)相连；冷藏蒸发器(104)出口与气液分离器(105)入口相连，气液分离器(105)液相出口依次与第二电子膨胀阀(106)、复叠换热器(107)和补气压缩机(101)补气口相连；气液分离器(105)气相出口依次与复叠换热器(107)、回热器(108)和第三电子膨胀阀(109)连接；第三电子膨胀阀(109)出口与冷冻蒸发器(110)连接，冷冻蒸发器(110)出口依次与回热器(108)和补气压缩机(101)吸气口连接。

2.根据权利要求1所述的内复叠冰箱系统，其特征在于：系统采用二元非共沸混合工质，经补气压缩机(101)压缩后的高温高压气相制冷剂进入冷凝器(102)冷凝并过冷；过冷后的制冷剂经第一电子膨胀阀(103)节流后，经冷藏蒸发器(104)部分蒸发后进入气液分离器(105)，制冷剂在气液分离器(105)内实现高、低沸点工质的分离，气相制冷剂为低沸点工质，液相制冷剂为高沸点工质；液相制冷剂经气液分离器(105)液相出口流出，经第二电子膨胀阀(106)节流后进入复叠换热器(107)完全蒸发，蒸发出的饱和气相制冷剂进入补气压缩机(101)补气口；气液分离器(105)中的气相制冷剂依次流过复叠换热器(107)和回热器(108)被冷凝并过冷，过冷后的制冷剂液体经第三电子膨胀阀(109)节流后进入冷冻蒸发器(110)部分蒸发；冷冻蒸发器(110)出口的两相制冷剂经回热器(108)蒸发并过热后进入补气压缩机(101)吸气口。

3.根据权利要求1或2所述的内复叠冰箱系统，其特征在于：所述补气压缩机(101)为变频涡旋或转子压缩机；经第二电子膨胀阀(106)节流后的制冷剂压力高于经第三电子膨胀阀(109)节流后的制冷剂压力；冷冻蒸发器(110)出口的制冷剂为两相态。

4.权利要求1至3任一项所述的内复叠冰箱系统的控制方法，其特征在于：对于所述冰箱系统，需要根据环境温度及间室温度的变化情况，对系统进行实时调节控制，保证系统始终高效运行；用f表示补气压缩机(101)运行频率，用n₁、n₂、n₃分别表示第一电子膨胀阀(103)、第二电子膨胀阀(106)和第三电子膨胀阀(109)的开度；用t_f0、t_rc、t_fc分别表示冷冻间室用户设定温度、冷藏间室实时温度和冷冻间室实时温度；用t_re、t_fe、t_c、t_cp分别表示冷藏蒸发器温度、冷冻蒸发器温度、冷凝器表面温度和补气压缩机排气温度；所述控制方法分为4个步骤：

步骤1：在补气压缩机(101)启动前，为保证其不带液压缩，需要减小n₂至满开度的20％以下，以使得复叠换热器(107)内冷热流体的换热温差足够大，保证补气压缩机(101)补气口的制冷剂已完全蒸干；

步骤2：开机初期阶段，冷藏间室和冷冻间室的温度会持续降低，需要实时调节n₁和n₃，以匹配间室的温度变化情况；补气压缩机(101)保持在额定频率运行，若t_rc-t_re≥T₁，则增大n₁，t_rc-t_re≤T₂，则减小n₁；同理，若t_fc-t_fe≥T₃，则增大n₃，t_fc-t_fe≤T₄，则减小n₃；增大或减小的调节步长为Δn₁，增大或减小的调节时间间隔为t₁；步骤3：当冷冻间室的温度达到用户设定温度时，需要对补气压缩机(101)的运行频率f进行控制调节，t_fc-t_f0≥T₅时，增大f；或t_fc-t_f0≤T₆时，减小f；增大或减小的调节步长为Δf，增大或减小的调节时间间隔为t₂，每次调节f后返回步骤2；

步骤4：补气压缩机(101)的排气温度调节，在两个间室温度达到用户设定温度后，对n₂进行调节，保证系统始终高效运行；若t_cp-t_c≥T₇，则增大n₂，若t_cp-t_c≤T₈，则减小n₂，增大或减小的调节步长为Δn₂，增大或减小的调节时间间隔为t₃；调节完成后进入步骤3进行系统的实时监控。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其中T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈、Δn₁、Δn₂、Δf、t₁、t₂、t₃控制参数的取值范围如下表所示：