用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一工作流體冷卻至一由用戶設定的目標溫度，該系統包含有一具有一壓縮機、一冷凝器、一膨脹器(例如毛細管)、一蒸發器及一冷卻劑的冷卻裝置以及一控制器，壓縮機的馬達與一變頻器電性連接，冷凝器具有一幫助冷卻劑散熱的風扇，工作流體與蒸發器內的冷卻劑進行熱交換而冷卻，控制器接收多個系統參數并據以控制壓縮機馬達及冷凝器風扇的轉速，各系統參數選擇性地包含目標溫度、蒸發器的內部溫度、工作流體的流量、壓縮機的入口及出口壓力，以及工作流體流經蒸發器后的溫度。由此達到準確地且均勻地控制待測物的溫度。
【專利說明】
用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統
技術領域
[0001]本發明與溫度控制系統有關，特別是指一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統。
【背景技術】
[0002]電子元件或其組成的電子裝置(例如芯片、集成電路、印刷電路等等)在進行檢測時，待測物的耐受溫度通常為相當重要的檢測項目，即需檢測待測物在某一特定溫度范圍內是否能正常運作。可想而知，在前述檢測過程中，需利用一溫度控制系統盡可能地將待測物的溫度準確地控制到設定的溫度。
[0003]習用的一種溫度控制系統是通過一溫度可調整的探測頭直接接觸位于檢測座上的待測物而控制其溫度，然而，由于待測物僅有單面(通常為頂面)受到探測頭接觸，此種溫度控制系統容易使待測物溫度不均勻。
[0004]習用的另一種溫度控制系統提供一溫度可調整的氣流，并將該氣流導引至待測物周圍而改變其溫度，此種溫度控制系統容易使待測物溫度均勻，并可通過一設置于鄰近該待測物處的溫度傳感器感測該氣流的溫度，以回饋控制該氣流的溫度而產生穩定且良好的溫度控制效果。然而，此種溫度控制系統是通過一采用交流電的冷卻裝置冷卻工作流體，并持續以50或60Hz的電源為該冷卻裝置供電(一般均無監測任何參數，即使有監測也無法做出變更)，因此常會有輸出制冷量大于所需制冷量的情況而造成能源浪費。舉例而言，系統在60Hz下可輸出-60度的工作流體，設定工作溫度只需-20度時，只能靠一加熱器來提升溫度，此為非常牦能的做法。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的主要目的在于提供一種用于冷卻工作流體(氣體或液體)的適應性溫度控制系統，其能將工作流體準確地冷卻至目標溫度，以通過該工作流體而準確地且均勻地控制待測物的溫度，或應用于其他需要準確溫度的工作流體的程序或系統。
[0006]為達到上述目的，本發明所提供的一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一流體管路內的工作流體冷卻至一目標溫度;其特征在于所述適應性溫度控制系統包含有:一冷卻裝置，包含有一壓縮機、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發器、一流經所述壓縮機、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機具有一馬達，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風扇，所述馬達與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發器內的所述冷卻劑進行熱交換而冷卻；一控制器，具有分別用于接收多個系統參數的多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接的第一輸出埠，所述控制器依據各所述系統參數而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號；其中，各所述系統參數包含有所述目標溫度、所述蒸發器的內部溫度、所述工作流體在流體管路內的流量，以及所述壓縮機的入口壓力及出口壓力。
[0007]上述本發明的技術方案中，所述控制器具有一與所述冷凝器的風扇電性連接的第二輸出埠，所述控制器依據各所述系統參數而由所述第二輸出埠送出控制所述冷凝器風扇轉速的信號。
[0008]上述本發明的技術方案中，各所述系統參數更包含有所述工作流體在所述流體管路內流經所述蒸發器后的溫度。
[0009]各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機入口的溫度。
[0010]各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機出口的溫度。
[0011]各所述系統參數更包含有所述壓縮機的馬達的電流。
[0012]各所述系統參數更包含有所述工作流體送入所述冷卻裝置時的溫度。
[0013]各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述冷凝器出口的溫度。
[0014]各所述系統參數更包含有周圍的環境溫度。
[0015]各所述系統參數更包含有周圍的環境濕度。
[0016]更包含有一功率因素校正器，用于與一電源電性連接并電性連接于與所述壓縮機馬達電性連接的變頻器。
[0017]所述冷卻裝置更包含有至少一附加冷凝器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。
[0018]所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。
[0019]所述工作流體在所述流體管路內為先流經所述至少一附加冷凝器再流經所述蒸發器。
[0020]為達到上述目的，本發明提供另一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，包含有一冷卻裝置，包含有一壓縮機、一冷凝器、至少一附加冷凝器、一膨脹器、一蒸發器、一流經所述壓縮機、所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機具有一馬達，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風扇，所述馬達與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發器以及所述至少一附加冷凝器內的所述冷卻劑進行熱交換而冷卻；一控制器，具有多個輸入埠以及一與所述變頻器電性連接并用于送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號的第一輸出埠。
[0021]上述本發明的技術方案中，所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，供所述冷卻劑于所述第一管路及所述第二管路中循環流動，所述工作流體同時與所述第一管路及所述第二管路中的所述冷卻劑進行熱交換。
[0022]所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑經由所述第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑經由所述第二管路流入所述壓縮機。
[0023]所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。
[0024]所述第二附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑由所述相分離器流出后未流經所述附加膨脹器的部分經由所述第二附加冷凝器的第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑流過所述附加膨脹器的部分流經所述第二附加冷凝器的第二管路進而回流至所述壓縮機。
[0025]所述控制器的多個輸入埠接收多個系統參數，而所述控制器依據各所述系統參數而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號，各所述系統參數包含有所述目標溫度，以及所述蒸發器的內部溫度。
[0026]各所述系統參數更包含有所述工作流體于流體管路內的流量、所述壓縮機的入口壓力及出口壓力，或所述工作流體在所述流體管路內流經所述蒸發器后的溫度。
[0027]為達到上述目的，本發明提供另一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一工作流體冷卻至一目標溫度，所述適應性溫度控制系統包含有:一冷卻裝置，用于冷卻所述工作流體，所述冷卻裝置包含有一蒸發器、一具有一馬達的壓縮機，以及一依據所述目標溫度及所述蒸發器的內部溫度而控制所述馬達轉速的變頻器;一功率因素校正器，與所述變頻器電性連接，用于接收交流電并輸出直流電至所述變頻器。
[0028]采用上述技術方案，本發明通過各系統參數，控制器能依據適應性溫度控制系統當下的狀態而調整壓縮機的馬達轉速以及冷凝器的風扇轉速，進而將工作流體準確地冷卻至目標溫度，使得工作流體能被導引至一待測物并用于準確地且均勻地控制待測物的溫度，或者本發明的適應性溫度控制系統可應用于其他需要準確溫度的工作流體的程序或系統。如此一來，本發明可提高冷卻裝置輸出工作流體溫度的穩定性、提高能源使用效率以避免浪費能源、在更短的時間內達到所需溫度、保護壓縮機以避免其溫度和壓力超出安全操作范圍，以及穩定運行在很寬的輸入交流電壓和頻率范圍。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明一第一較佳實施例所提供的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統的系統方塊圖；
[0030]圖2是本發明該第一較佳實施例所提供的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統的一冷卻裝置、一工作流體、一流體管路及一待測物的示意圖；
[0031]圖3是本發明一第二較佳實施例所提供的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統的一冷卻裝置、一工作流體及一流體管路的示意圖；
[0032]圖4是本發明一第三較佳實施例所提供的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統的一冷卻裝置、一工作流體及一流體管路的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]現舉以下實施例并結合附圖對本發明的詳細結構、特點、組裝、使用方式及功效進行詳細說明。然而，本發明技術領域中具有通常知識者應能了解，這些詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅用于說明本發明，并非用于限制本發明的專利申請范圍。而本發明領域中具有通常技藝者所了解的其他實施例(包含并未提供此文中所提及的所有優點及特征的實施例)也應落在本發明的范疇中。
[0034]如圖1、圖2所示，本發明一第一較佳實施例所提供的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統10主要包含有一冷卻裝置20，以及一控制器30。適應性溫度控制系統10可(但不限于)更包含有一功率因素校正器40(power factor corrector;簡稱PFC)，通過功率因素校正器40，冷卻裝置20與一電源50電性連接。
[0035]適應性溫度控制系統10用于將一流體管路70內即將被導引至一待測物80的工作流體60(可以是氣體或液體)冷卻至一由用戶設定的目標溫度，換言之，工作流體60受適應性溫度控制系統10冷卻后，用于調整待測物80的溫度。然而，本發明的適應性溫度控制系統并不限于用于冷卻待測物，也可應用于其他需要準確溫度的工作流體的程序或系統。
[0036]冷卻裝置20類同于習知冷凍空調系統基本原理，主要包含有一壓縮機21、一冷凝器22、一膨脹器23、一蒸發器24、一依序循環流經壓縮機21、冷凝器22、膨脹器23及蒸發器24的冷卻劑25，以及二變頻器26、27。冷卻劑25可依據使用需求采用任一市售的冷卻劑，或混合兩種以上市售的冷卻劑。
[0037]壓縮機21具有一與變頻器26電性連接的馬達212，變頻器26能控制馬達212的轉速。在本實施例中，變頻器26通過功率因素校正器40與電源50電性連接，功率因素校正器40可采用市售的具功率因素校正功能的集成電路，功率因素校正器40可接收具有大電壓范圍的交流電，并可在一大頻率范圍運行，并可輸出固定電壓的直流電。電源50可以是全球主要使用地區的市電，功率因素校正器40可接收電源50提供的交流電，并輸出直流電至變頻器26，進而驅動馬達212。
[0038]壓縮機21以馬達212為動力將低溫低壓的氣態冷卻劑25壓縮成高溫高壓的氣態冷卻劑25，并提供動力而使冷卻劑25循環流動。冷凝器22利用冷卻介質(通常為空氣)使高溫高壓的氣態冷卻劑25散熱而冷卻成為中溫高壓的液態冷卻劑25，且冷凝器22具有一幫助冷卻劑25散熱的風扇222。膨脹器23(例如毛細管)用于將中溫高壓的液態冷卻劑25降壓成中溫低壓的液態冷卻劑25，使得冷卻劑25可在流經蒸發器24時吸熱并蒸發成低溫低壓的氣態冷卻劑25。工作流體60在流體管路70內流經蒸發器24時會與蒸發器24內的冷卻劑25進行熱交換而冷卻。
[0039]控制器30具有一第一輸出埠31、一第二輸出埠32，以及多個輸入埠33，第一輸出埠31與變頻器26電性連接，第二輸出埠32與變頻器27電性連接，各輸入埠33分別用于接收多個系統參數，控制器30依據各系統參數由第一輸出埠31送出控制馬達212轉速的信號并由第二輸出埠32送出控制風扇222轉速的信號。冷卻裝置20也可不設有變頻器27，只要風扇222采用具有多段轉速的風扇即可。值得一提的是控制器30可配置于變頻器26及/或變頻器27內。
[0040]各系統參數可選擇性地包含有用戶所設定的目標溫度、蒸發器24的內部溫度、工作流體60在流體管路70內的流量，以及壓縮機21的入口壓力及出口壓力。適應性溫度控制系統10采用的系統參數的數量取決于系統10的實際使用需求，可較前述的系統參數更多或更少，且不限于前述的系統參數。通過各系統參數，控制器30能依據適應性溫度控制系統10當下的狀態而調整壓縮機21的馬達212轉速以及冷凝器22的風扇222的轉速，進而將工作流體60準確地冷卻至目標溫度，使得工作流體能用于準確地且均勻地控制待測物80的溫度。以下將詳述前述各系統參數與工作流體溫度的關聯。
[0041]目標溫度為系統需要輸出至待測物80的工作流體溫度，冷卻裝置20若可輸出接近目標溫度的工作流體，后續再通過一加熱器(圖中未示)調整工作流體溫度時則僅需小幅度地改變工作流體溫度，如此將可降低加熱器的能量消牦。最佳狀態為冷卻裝置20輸出的工作流體溫度在傳輸損牦后盡可能接近且低于目標溫度，再靠加熱器加熱調整至目標溫度。
[0042]蒸發器24為工作流體主要進行熱交換的地方，一般而言，工作流體流經蒸發器24后可達到接近蒸發器24的溫度，故系統的控制需包括此參數(蒸發器的內部溫度)，若目標溫度低于蒸發器的內部溫度時，通常需加快壓縮機21的馬達212的轉速及冷凝器22的風扇222的轉速;反之則相反。
[0043]當系統處于穩定溫度輸出狀態時，若加大工作流體的流量，因為蒸發器24能從工作流體帶走的熱仍為一定，將造成輸出溫度上升，此時若需維持相同輸出溫度，一般可加快壓縮機21的馬達212的轉速;反之則相反。故系統的控制包括此參數(工作流體的流量)時，有助于在工作流體的流量變更時，同步變更壓縮機21的馬達212轉速及冷凝器22的風扇222的轉速，以快速達到到目標溫度。
[0044]在冷卻裝置20啟動時，通常壓縮機21的入口壓力與出口壓力相當接近，因壓縮機21有一定的壓縮比，此時的較大入口壓力會對壓縮機21造成很大的負載，故啟動時壓縮機21的馬達212轉速不能太高，待壓縮機21的入口壓力降低至一定數值后，才可再增加壓縮機21的馬達212轉速，故系統的控制需包括此參數(壓縮機的入口壓力)，以免系統啟動時造成壓縮機21過載。
[0045]—般在壓縮機馬達轉速增加時，可提高冷卻效率及得到較低的輸出溫度，但冷卻裝置因安全性考慮而會有最高壓力的限制(通常超過最高壓力時系統會自動斷電)，所以在提高壓縮機馬達轉速時需注意壓縮機的出口壓力，一般每增加一定轉速后需等待一段時間，至壓力穩定后或低于某一數值后再提高轉速，故系統的控制需包括此參數(壓縮機的出口壓力)，以在不超出安全工作壓力的下快速得到較低的輸出溫度。
[0046]在不同工作流體流量之下，目標溫度與工作流體因流經蒸發器24而冷卻后的溫度存在一定的溫差，故系統的控制需包括此參數(工作流體在流體管路內流經蒸發器后的溫度)，使得工作流體在傳送至待測物80時的溫度很接近目標溫度。
[0047]除了前述的系統參數，控制器30的輸入埠33更可(但不限于)接收其他系統參數，以更準確地控制工作流體60的溫度，各系統參數可包含有工作流體60在流體管路70內流經蒸發器24后的溫度(例如在圖2所示的一感測位置72所測得工作流體60的溫度)、冷卻劑25在壓縮機21入口的溫度、冷卻劑25在壓縮機21出口的溫度、壓縮機21的馬達212的電流、工作流體60送入冷卻裝置20時的溫度、冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度，以及周圍的環境溫度及濕度。此外，前述各種系統參數可利用設置在系統中各種市售的溫度、壓力、濕度、流量等傳感器進行實際測量而取得。以下將詳述前述的系統參數與工作流體溫度的關聯。
[0048]冷卻劑25在壓縮機21入口的溫度若太低，可能會造成液壓縮，進而影響壓縮機的壽命，在壓縮機馬達轉速較高時，溫度通常會降低，所以在進行快速降溫的過程(壓縮機馬達轉速較高時)需注意此參數(冷卻劑25在壓縮機21入口的溫度)，故系統的控制需包括此參數。
[0049]冷卻劑25在壓縮機21出口的溫度若太高，壓縮機可能會有散熱不良的問題，甚至自行斷電保護，一般在高轉速下可能會有此問題，為了使冷卻裝置20的壓縮機21可高速運轉又不會有溫度過高的問題，系統的控制需包括此參數(冷卻劑25在壓縮機21出口的溫度)。
[0050]冷卻裝置20運轉時需注意壓縮機21的馬達212的電流不可超出額定值以免系統過載，為了使壓縮機馬達及冷凝器風扇可快速運轉又要避免電流過載，系統的控制需包括此參數(壓縮機21的馬達212的電流)。
[0051 ]工作流體送入冷卻裝置20時的溫度可能會影響工作流體的輸出溫度，一般若送入的溫度提高，則輸出溫度也會提高；反之則相反。若系統的控制包括此參數(工作流體送入冷卻裝置20時的溫度)，則在此溫度有變化時，壓縮機馬達轉速可立即對應調整，也就是，當工作流體的輸入溫度增加，馬達轉速加快;反之則相反。
[0052]冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度較低時，表示冷卻劑處于過冷狀態，進到蒸發器24后可帶走較多的熱量，若系統的控制包括此參數(冷卻劑25在冷凝器22出口的溫度)，即可快速對應調整，例如，冷凝器出口溫度降低已可帶走較多的熱量，此時壓縮機馬達的轉速可略為降低。
[0053]系統周遭的環境溫度若降低，冷凝器22的熱交換程度較好，冷卻劑流經冷凝器22后可冷卻至較低溫度，因此進到蒸發器24后可帶走較多的熱量，若系統的控制包括此參數(周圍的環境溫度)，可快速調整對應，例如，環境溫度降低時，壓縮機馬達的轉速可略為降低。
[0054]綜上所述，本發明不但可將工作流體準確地冷卻至目標溫度，使得工作流體能用于準確地且均勻地控制待測物的溫度，更可提高冷卻裝置輸出工作流體溫度的穩定性、提高能源使用效率以避免浪費能源、在更短的時間內達到所需溫度、保護壓縮機以避免其溫度和壓力超出安全操作范圍，以及穩定運行在很寬的輸入交流電壓和頻率范圍。
[0055]請參閱圖3，本發明一第二較佳實施例所提供的適應性溫度控制系統類同于前述第一較佳實施例的適應性溫度控制系統10，但本實施例的冷卻裝置20’更包含有一具有雙重管路設計的附加冷凝器91，且可選擇性地使用包含超過一種氣態冷卻劑的混合冷卻劑。氣態冷卻劑25A在壓縮機21內受到壓縮后先流經冷凝器22，在冷凝器22內，氣體的壓縮熱被吸收，因此部分或全部的氣態冷卻劑25A產生冷凝作用。然后，冷卻劑25A流過附加冷凝器91的一第一管路911，且在流經膨脹器23之后，再流入蒸發器24，壓縮的冷卻劑在蒸發器24內膨脹并因此而吸收熱能。由蒸發器24流出的冷卻劑25B經由附加冷凝器91的一第二管路912回流至壓縮機21，同時冷卻劑25B因仍處于接近蒸發器溫度的低溫，因此更有助于流經附加冷凝器91的第一管路911的氣態冷卻劑25A的冷凝作用。
[0056]由此，附加冷凝器91可將經由冷凝器22冷卻的冷卻劑25A再度冷卻，使得冷卻劑25A在流經蒸發器24時因溫度較低而可將工作流體60降到較低的溫度。此外，自蒸發器24回流往壓縮機21的冷卻劑25B，可在流經附加冷凝器91的過程中，與冷卻劑25A進行熱交換，如此不但可降低冷卻劑25A的溫度而達到更好的冷卻效果，也可將回流至壓縮機21的冷卻劑25B的溫度提高，如此將有助于冷卻劑25B中呈液態的部分轉變為氣態，以避免壓縮機21產生液壓縮。
[0057]再者，工作流體60在流體管路70內可先流經附加冷凝器91，再流經蒸發器24。如此一來，工作流體60可在流經附加冷凝器91時與其中的冷卻劑25B進行熱交換而達到預冷卻的效果，以在流經蒸發器24時快速地降溫至所需的溫度。
[0058]請參閱圖4，本發明一第三較佳實施例所提供的適應性溫度控制系統類同于前述第一較佳實施例的適應性溫度控制系統10，但本實施例的冷卻裝置20”更包含有一第一附加冷凝器92、一具有雙重管路設計的第二附加冷凝器95、一置于第一、二附加冷凝器之間的氣液態相分離器93，以及一附加膨脹器94。本實施例可使用包含至少二種氣態冷卻劑的混合冷卻劑，其中，沸點最高的氣態冷卻劑可先完全冷凝并在相分離器93內與其他冷卻劑分離，其他未冷凝的沸點較低的氣態冷卻劑會由相分離器的氣體出口流出并流入第二附加冷凝器95的一第一管路951。詳而言之，由壓縮機21流出的冷卻劑25A在流經冷凝器22而冷卻后，先流經第一附加冷凝器92再度冷卻，然后，冷卻劑25A—部分(沸點較高者)已轉變為液態，但另一部分(沸點較低者)仍為氣態，因此再經由相分離器93將氣、液態冷卻劑25A分離。由相分離器93流出的冷卻劑25A呈氣態的部分先流經第二附加冷凝器95的第一管路951，以再度冷卻而轉變成液態，再流經膨脹器23(例如膨脹閥或毛細管)而降壓成低壓氣態冷卻劑，再流入蒸發器24。由相分離器93流出的冷卻劑25A呈液態的部分先流經附加膨脹器94(例如膨脹閥或毛細管)而降壓成低壓氣態冷卻劑，再回流至第二附加冷凝器95，用于冷卻第二附加冷凝器95內的氣態冷卻劑25A而使其變為液態。換言之，由相分離器93流出的液態冷卻劑在流經附加膨脹器94后會經由第二附加冷凝器95的一第二管路952而以相反于第一管路951的流向回流，壓縮的冷卻劑在第二管路952內膨脹而吸取第一管路951內未冷凝的氣態冷卻劑的熱能，因此有助于第一管路951內沸點較低的氣態冷卻劑的冷凝作用。自膨脹器23流出的冷卻劑25A在流經蒸發器24時與工作流體60進行熱交換。由蒸發器24流出的冷卻劑25B先回流至第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92，再回流至壓縮機21。
[0059]經由各附加冷凝器92、95的再冷卻作用，本實施例的冷卻劑25A在流經蒸發器24時因溫度更低而可將工作流體60降到更低的溫度。此外，自蒸發器24回流往壓縮機21的冷卻劑25B溫度相當低(在第一附加冷凝器92內通常在-10°C以下；在第二附加冷凝器95內通常在-40°C以下)，可在流經第二附加冷凝器95及第一附加冷凝器92時與冷卻劑25A進行熱交換(冷卻劑25A自冷凝器22流出時通常為略高于環境溫度)，如此不但可更加降低冷卻劑25A的溫度而達到更好的冷卻效果，也可將回流至壓縮機21的冷卻劑25B的溫度提高，如此將有助于冷卻劑25B中呈液態的部分轉變為氣態，以避免壓縮機21產生液壓縮。
[0060]再者，工作流體60在流體管路70內可先流經第一附加冷凝器92及第二附加冷凝器95，再流經蒸發器24，如此一來，工作流體60可在流經第一、二附加冷凝器92、95時與其中的冷卻劑25B及自附加膨脹器94回流至第二附加冷凝器95的冷卻劑進行熱交換而達到預冷卻的效果，以在流經蒸發器24時更快速地降溫至所需的溫度。
[0061]最后，必須再次說明，本發明在前述實施例中所揭示的構成元件，僅為舉例說明，并非用來限制本案的專利保護范圍，其他等效元件的替代或變化，也應被本案的專利保護范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一流體管路內的工作流體冷卻至一目標溫度;其特征在于所述適應性溫度控制系統包含有: 一冷卻裝置，包含有一壓縮機、一冷凝器、一膨脹器、一蒸發器、一流經所述壓縮機、所述冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機具有一馬達，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風扇，所述馬達與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發器內的所述冷卻劑進行熱交換而冷卻； 一控制器，具有分別用于接收多個系統參數的多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接的第一輸出埠，所述控制器依據各所述系統參數而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號； 其中，各所述系統參數包含有所述目標溫度、所述蒸發器的內部溫度、所述工作流體在流體管路內的流量，以及所述壓縮機的入口壓力及出口壓力。2.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述控制器具有一與所述冷凝器的風扇電性連接的第二輸出埠，所述控制器依據各所述系統參數而由所述第二輸出埠送出控制所述冷凝器風扇轉速的信號。3.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述工作流體在所述流體管路內流經所述蒸發器后的溫度。4.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機入口的溫度。5.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述壓縮機出口的溫度。6.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述壓縮機的馬達的電流。7.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述工作流體送入所述冷卻裝置時的溫度。8.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述冷卻劑在所述冷凝器出口的溫度。9.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有周圍的環境溫度。10.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有周圍的環境濕度。11.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:更包含有一功率因素校正器，用于與一電源電性連接并電性連接于與所述壓縮機馬達電性連接的變頻器。12.如權利要求1所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述冷卻裝置更包含有至少一附加冷凝器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器及所述膨脹器再流入所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述至少一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。13.如權利要求12所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。14.如權利要求12所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述工作流體在所述流體管路內為先流經所述至少一附加冷凝器再流經所述蒸發器。15.—種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一流體管路內的工作流體冷卻至一目標溫度;其特征在于所述適應性溫度控制系統包含有: 一冷卻裝置，包含有一壓縮機、一冷凝器、至少一附加冷凝器、一膨脹器、一蒸發器、一流經所述壓縮機、所述冷凝器、所述至少一附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器的冷卻劑，以及一變頻器，所述壓縮機具有一馬達，所述冷凝器具有一幫助所述冷卻劑散熱的風扇，所述馬達與所述變頻器電性連接，所述工作流體與所述蒸發器以及所述至少一附加冷凝器內的所述冷卻劑進行熱交換而冷卻； 一控制器，具有多個輸入埠，以及一與所述變頻器電性連接并用于送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號的第一輸出埠。16.如權利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，供所述冷卻劑于所述第一管路及所述第二管路中循環流動，所述工作流體同時與所述第一管路及所述第二管路中的所述冷卻劑進行熱交換。17.如權利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述至少一附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑經由所述第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑經由所述第二管路流入所述壓縮機。18.如權利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述至少一附加冷凝器中包含有一第一附加冷凝器及一第二附加冷凝器，所述冷卻裝置更包含有一相分離器及一附加膨脹器，由所述壓縮機流出的所述冷卻劑先流經所述冷凝器、所述第一附加冷凝器及所述相分離器，然后所述冷卻劑一部分流經所述附加膨脹器再回流至所述第二附加冷凝器且另一部分流經所述第二附加冷凝器、所述膨脹器及所述蒸發器，由所述蒸發器流出的所述冷卻劑先回流至所述第二附加冷凝器及所述第一附加冷凝器再回流至所述壓縮機。19.如權利要求18所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述第二附加冷凝器具有一第一管路及一第二管路，所述冷卻劑由所述相分離器流出后未流經所述附加膨脹器的部分經由所述第二附加冷凝器的第一管路流入所述膨脹器，所述冷卻劑流過所述附加膨脹器的部分流經所述第二附加冷凝器的第二管路進而回流至所述壓縮機。20.如權利要求15所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:所述控制器的多個輸入埠接收多個系統參數，而所述控制器依據各所述系統參數而由所述第一輸出埠送出控制所述壓縮機馬達轉速的信號，各所述系統參數包含有所述目標溫度，以及所述蒸發器的內部溫度。21.如權利要求20所述的用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，其特征在于:各所述系統參數更包含有所述工作流體于流體管路內的流量、所述壓縮機的入口壓力及出口壓力，或所述工作流體在所述流體管路內流經所述蒸發器后的溫度。22.一種用于冷卻工作流體的適應性溫度控制系統，用于將一工作流體冷卻至一目標溫度;其特征在于所述適應性溫度控制系統包含有: 一冷卻裝置，用于冷卻所述工作流體，所述冷卻裝置包含有一蒸發器、一具有一馬達的壓縮機，以及一依據所述目標溫度及所述蒸發器的內部溫度而控制所述馬達轉速的變頻器； 一功率因素校正器，與所述變頻器電性連接，用于接收交流電并輸出直流電至所述變頻器。
【文檔編號】F25B49/02GK105890246SQ201610079327
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月4日
【發明人】克里斯塔·赫爾格·雅各, 圣彼爾·麥克·洛伊, 張盈喬, 李岳穎
【申請人】旺矽科技股份有限公司