包括热电模块的压缩机制冷器系统以及相应的控制方法技术方案

按照各个方面，公开了包括热电模块的制冷器系统的示例性实施例，以及相应的控制方法。在一示例性实施例中，压缩机制冷器系统总的来讲包括具有制冷剂流体的制冷剂回路，连接在制冷剂回路中用以压缩制冷剂流体的压缩机，以及连接在制冷剂回路中用以从压缩机接收被压缩的制冷剂流体并且对被压缩的制冷剂流体进行冷凝的冷凝器。该系统还包括连接在制冷剂回路中用以从冷凝器接收经冷凝的制冷剂流体的热传递部件，以及具有冷却剂流体的冷却剂回路。热传递部件连接在冷却剂回路中，用以将热量从冷却剂流体传递到经冷凝的制冷剂流体。该系统此外还包括连接在冷却剂回路中的热电模块。热电模块适用于将热量传递到冷却剂流体中和/或将热量从冷却剂流体中传出。

Compressor Refrigerator System Including Thermoelectric Module and Corresponding Control Method

【技术实现步骤摘要】
包括热电模块的压缩机制冷器系统以及相应的控制方法
本公开总体上涉及操作包括热电模块的压缩机制冷器系统的系统和方法，以及相应的控制方法。
技术介绍
这一部分给出与本公开相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。制冷器系统通常使用压缩机来提供制冷操作，但是当以开和关的模式控制压缩机时，通常难以实现严格的系统稳定性。在一些情况下，会在冷却剂环路中加入电加热器，以通过同时施加来自压缩机的制冷和来自电加热器的加热来提供改进的温度控制。但这种方法往往效率低下。附图说明本文描述的附图仅用于选定实施例而非所有可能的实现方式的说明之目的，并且本意并非用来限制本公开的范围。图1是按照本公开的一个示例性实施例的具有热电模块的压缩机制冷器系统的框图；图2是按照本公开的另一个示例性实施例的包括热沉和风扇的压缩机制冷器系统的框图；和图3是按照本公开的另一个示例性实施例的具有处于制冷剂环路中的热电模块的压缩机制冷器系统的框图。在全部附图的若干视图中，对应的附图标记表示相应的(但不一定相同的)部件。具体实施方式现在将参照附图更加全面地介绍实例实施例。如本文所认识到的，制冷器系统通常使用压缩机来提供制冷操作，但是当以开和关的模式控制压缩机时，通常难以实现严格的系统稳定性。在一些情况下，会在冷却剂环路中加入电加热器，以通过同时施加来自压缩机的制冷和来自电加热器的加热来提供改进的温度控制。不过，这种办法效率低下。例如，要想维持稳定的制冷器系统温度，那么交流(AC)电压压缩机通常就不能如所期望的那样频繁地被打开或关闭。在压缩机被关闭之前，压缩机应当持续运行一定的时间量(例如，数分钟等)，并且在压缩机被再次打开之前，压缩机应当在一定的时间量(例如，数分钟等)内保持关闭状态。这是由于压缩机电机需要冷却并且压缩机机械需要润滑。有时，会使用频率控制来改变压缩机的速度，或者使用带有速度控制的直流(DC)电压压缩机。增加电阻式电加热器，通过借由增加的热量(例如，增大热负荷)补偿压缩机提供的过剩产能，使得连续运行压缩机成为可能。压缩机保持连续制冷，并且电阻式电加热器通过增加或多或少的热量来调节温度。本文还认识到，可以通过用热电模块替换电阻式电加热器来改进冷却器系统。这将提高加热效率并通过在可应用时应用来自热电模块的冷却来实现更精确的冷却剂流体温度控制。例如，热电模块可以增大制冷器系统的稳定性，更快地改变制冷器系统的设定点，使用新增的控制来改变制冷器系统的温度等。对于某些应用情形，也可以减少冷却时间。热电模块可以是任何适当的模块，比如液体--空气热电热泵。在这种情况下，由热电模块对液体(例如，冷却剂流体)进行控制温度，并且能量(例如，热量)被消散到环境空气中。另外，或者，热电模块可以控制空气或实心板/部件的温度，并且热量可以被消散到液体回路，另一个实心板等。在一些实施例中，压缩机最大能力可以设计为小于系统的最大制冷需求，并且热电模块可以在必要时(例如，在最坏情况下的操作点等)提供额外的制冷能力。这种方法可以使得压缩机系统更加便宜，并且可以使得压缩机的开启时间更长，以延长压缩机的预期寿命。具体来说，压缩机的连续操作会增大压缩机的预期寿命，因为比较频繁地停止和启动压缩机会增加压缩机部件的磨损。如果压缩机被设计成最大能力小于制冷系统的最大制冷需求，则压缩机需要在更长的时间内保持开启状态，这将延长压缩机的预期寿命。在这种情况下，热电模块可以在需要时添加最后一部分制冷能力。相反，如果压缩机最大能力与制冷器系统的最大制冷需求相一致，则压缩机将会被更加频繁地打开和关闭。一种实例应用包括这样一种制冷器系统，其中冷却剂流体(例如，水乙二醇等)维持二氧化碳(CO2)泵头的稳定低温。较高的温度会使二氧化碳沸腾。使用压缩机和制冷剂回路从冷却剂流体中去除大部分热量并使用热电模块根据需要增加额外能力，提高了系统效率和冷却剂流体的温度设定点的稳定性。本文公开了压缩机制冷器系统的示例性实施例。在一示例性实施例中，压缩机制冷器系统总的来讲包括具有制冷剂流体的制冷剂回路，连接在制冷剂回路中用以压缩制冷剂流体的压缩机，以及连接在制冷剂回路中用以从压缩机接收被压缩的制冷剂流体并且对被压缩的制冷剂流体进行冷凝的冷凝器。该系统还包括连接在制冷剂回路中用以从冷凝器接收经冷凝后的制冷剂流体的热传递部件，以及具有冷却剂流体的冷却剂回路。热传递部件连接在冷却剂回路中，用以将热量从冷却剂流体传递到经冷凝后的制冷剂流体。该系统此外还包括热电模块。热电模块可以连接在冷却剂回路中并且适用于将热量传递到冷却剂流体中和/或从冷却剂流体中传递出热量。另外或此外，热电模块可以连接在制冷剂回路中并且适用于将热量传递到制冷剂流体中/从制冷剂流体中传递出热量。在一些实施例中，一温度传感器被耦合到冷却剂回路上并且适用于感测冷却剂流体的温度，并且一控制器被耦合在温度传感器和热电模块之间。该控制器被配置成从温度传感器接收感测到的冷却剂流体温度，并且基于所接收到的冷却剂流体温度来控制热电模块。压缩机可以适合于基本上连续地运行。在这种情况下，控制器可以被配置为，对热电模块进行控制，以将冷却剂流体温度基本保持在设定点温度。例如，压缩机的最大制冷能力可以小于系统的最大冷却需求，并且控制器可以被配置为对热电模块进行控制，以当系统的冷却需求超过压缩机的最大制冷能力时，提供额外的制冷能力。在一些实施例中，所述热电模块是液体--空气热电模块，并且一热沉被耦合到该热电模块上。在这种情况下，制冷器系统可以包括一风扇，该风扇适用于产生穿过冷凝器和穿过耦合到热电模块上的热沉的气流。热传递部件可以包括热交换器和蒸发器中的至少一者。该系统可以包括一连接在冷却剂回路中并且适用于产生穿过冷却剂回路的冷却液流的泵。而且，该系统还可以包括一连接在冷却剂回路中的热负载部件，该热负载部件适用于将热量从该热负载部件传递到冷却剂回路中的冷却剂流体，以冷却热负载部件。本文公开的示例性实施例可以提供以下优点中的一个或多个(或没有)：提高系统运行效率，当适用时提高加热效率，提高温度稳定性和精度，减小压缩机的尺寸和成本，对于某些应用而言减少冷却时间等。参考附图，图1示出了根据本公开的一些方面的示例性压缩机制冷器系统100。压缩机制冷器系统100包括具有制冷剂流体的制冷剂回路102，以及连接在制冷剂回路102中以压缩制冷剂流体的压缩机104。一冷凝器106被连接在制冷剂回路102中。冷凝器106接收来自压缩机104的经压缩后的制冷剂流体，并对经压缩后的制冷剂流体进行冷凝。一热传递部件108也被连接在制冷剂回路102中，以接收来自冷凝器106的经冷凝后的制冷剂流体。压缩机制冷器系统100此外还包括具有冷却剂流体的冷却剂回路110。所述热传递部件108连接在冷却剂回路110中，以将来自冷却剂回路110中的冷却剂流体的热量传递给制冷剂回路102中的经冷凝后的制冷剂流体。一热电模块(TEM)112也被连接在冷却剂回路110中。该热电模块112适用于将热量传递到冷却剂回路110中的冷却剂流体中和/或从冷却剂回路110中的冷却剂流体传出。例如，热电模块112可以通过将热量传递到冷却剂流体中以增加冷却剂流体的温度，并且通过将热量从冷却剂流体中传递出去以降低冷却剂流体的温度(例如，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩机制冷器系统，其特征在于，包括：具有制冷剂流体的制冷剂回路；压缩机，连接在制冷剂回路中以压缩制冷剂流体；冷凝器，连接在制冷剂回路中，以接收来自压缩机的经压缩的制冷剂流体并且对经压缩的制冷剂流体进行冷凝；热传递部件，连接在制冷剂回路中，用于接收来自冷凝器的经冷凝后的制冷剂流体；具有冷却剂流体的冷却剂回路，所述热传递部件连接在该冷却剂回路中，以将热量从冷却剂流体传递到经冷凝后的制冷剂流体；和热电模块，其中：所述热电模块连接在冷却剂回路中并适用于将热量传递到冷却剂流体中和/或将热量从冷却剂流体中传出；或所述热电模块连接在制冷剂回路中并适用于将热量传递到制冷剂流体中和/或将热量从制冷剂流体中传出。

【技术特征摘要】
2018.03.01 US 62/637,070;2018.06.27 US 16/020,3521.一种压缩机制冷器系统，其特征在于，包括：具有制冷剂流体的制冷剂回路；压缩机，连接在制冷剂回路中以压缩制冷剂流体；冷凝器，连接在制冷剂回路中，以接收来自压缩机的经压缩的制冷剂流体并且对经压缩的制冷剂流体进行冷凝；热传递部件，连接在制冷剂回路中，用于接收来自冷凝器的经冷凝后的制冷剂流体；具有冷却剂流体的冷却剂回路，所述热传递部件连接在该冷却剂回路中，以将热量从冷却剂流体传递到经冷凝后的制冷剂流体；和热电模块，其中：所述热电模块连接在冷却剂回路中并适用于将热量传递到冷却剂流体中和/或将热量从冷却剂流体中传出；或所述热电模块连接在制冷剂回路中并适用于将热量传递到制冷剂流体中和/或将热量从制冷剂流体中传出。2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：被耦合在冷却剂回路上的温度传感器，所述温度传感器适用于感测冷却剂流体的温度；和耦合在温度传感器和热电模块之间的控制器，所述控制器被配置成从温度传感器接收所感测的冷却剂流体温度，并且基于所接收的冷却剂流体温度来控制热电模块。3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压缩机适用于连续地运行，并且所述控制器被配置成控制所述热电模块以将所述冷却剂流体温度基本保持在设定点温度。4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于：压缩机的最大制冷能力小于系统的最大冷却需求；和所述控制器被配置成在系统的冷却需求超过压缩机的最大制冷能力时控制热电模块以提供额外的制冷能力。5.按照权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述热电模块是液体--空气热电模块。6.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括耦合到所述热电模块上的热沉。7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括风扇，所述风扇适用于产生通过所述冷凝器以及通过耦合在所述热电模块上的热沉的气流。8.按照权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍杰·亨里克，
申请(专利权)人：莱尔德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US