專利名稱：制冷系統(tǒng)中的制冷劑充注量的損失診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及制冷系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種確定這種系統(tǒng)中的制冷劑充注量的方法。
背景技術(shù)：
這些制冷系統(tǒng)一般安裝后在工廠或者室外充注一定量的制冷劑，以提供設(shè)定運行條件下充分的系統(tǒng)性能。
對于系統(tǒng)來說，由于部件損壞或聯(lián)接松動或者在工廠或室外的充注量不足，就有可能損失制冷劑的充注量。因此有必要確定制冷劑充注量的損失，以避免客戶服務(wù)的中斷和防止系統(tǒng)部件如壓縮機發(fā)生故障。
一般只有在高負荷需求的情況下，低的制冷劑充注量的情況才會變得明顯，例如在高室外溫度的情況下，當需要滿負荷運行以提供要求的冷量時。如果沒有及早發(fā)現(xiàn)制冷劑充注量不足，將會導(dǎo)致制冷能力下降和可能導(dǎo)致客戶服務(wù)的中斷。此外，如果系統(tǒng)中制冷劑量不足，系統(tǒng)部件如壓縮機可能失靈或者損壞。
有必要盡早診斷出制冷劑充注量低的情況，以保證充分的系統(tǒng)性能和防止可能的系統(tǒng)部件損壞。先前提出的技術(shù)，例如低吸入壓力或者蒸發(fā)器盤管凍結(jié)檢測可能被誤診為不同的系統(tǒng)故障，例如蒸發(fā)器氣流的堵塞、壓縮機損壞、分配器阻塞、室內(nèi)風機系統(tǒng)失靈或者其它的問題。運用已知的技術(shù)來區(qū)分這些系統(tǒng)故障形式和制冷劑充注量不足之間的不同需要進行徹底的故障診斷。而且，先前的方法不能盡早提供制冷劑充注量低的信息以防止部件可能的損壞。
本發(fā)明提供了解決對于系統(tǒng)中的制冷劑充注量作出提前診斷的需求的方案。

發(fā)明內(nèi)容
概括的說，本發(fā)明基于在平衡狀態(tài)下的平衡的系統(tǒng)壓力提供與制冷系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑充注量有關(guān)的信息。
監(jiān)測制冷系統(tǒng)中的制冷劑充注量的一種示意性方法包括在循環(huán)停止運行時確定系統(tǒng)的平衡壓力。如果確定的平衡壓力與對應(yīng)于當前環(huán)境溫度的預(yù)定壓力之間的差值超過選定的門限，則表明該系統(tǒng)中的制冷劑量低于預(yù)定的水平。
在一個實施例中，這種方法包括確定平衡壓力是否低于確定的環(huán)境溫度下的預(yù)定壓力。在一個實施例中，對于多種環(huán)境溫度下的預(yù)定壓力可以分別制成表格。
在一個實施例中，該系統(tǒng)初始運行之前就確定該平衡壓力。在另一實施例中，該平衡壓力在該系統(tǒng)停止運行一段時間后確定，例如半小時。
一個示例性的系統(tǒng)包括控制器，該控制器確定該系統(tǒng)的平衡壓力和當前的環(huán)境溫度?？刂破髋袛嘣诋斍暗沫h(huán)境溫度下，當前的平衡壓力值是否與預(yù)定的平衡壓力相對應(yīng)。當當前的平衡壓力與預(yù)定的平衡壓力之間的差值超過選定的門限時，該控制器判定系統(tǒng)中制冷劑的量需要調(diào)整。


對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，從下面對優(yōu)選實施例的詳細描述中，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點將會變得很明顯。伴隨詳細描述的附圖如下所述。
圖1示意地描述了根據(jù)本發(fā)明實施例設(shè)計的制冷循環(huán)。
圖2用圖表表示適用于本發(fā)明實施例的兩種不同的環(huán)境溫度和不同制冷劑充注量下的壓力水平。
具體實施例方式
圖1示意地顯示了例如是空調(diào)系統(tǒng)一部分的制冷循環(huán)20。壓縮機22通過吸入口24將制冷劑吸入，并且將壓縮后的制冷劑加壓送至壓縮機的出口26。高溫、加壓后的制冷劑流經(jīng)管28進入冷凝器30，在冷凝器中制冷劑蒸汽放出熱量并且通常冷凝成液體，這是公知的。液態(tài)的制冷劑流經(jīng)管32進入膨脹裝置34。
在一個實施例中，膨脹裝置34是一個以已知的方式工作的閥門，以便使液態(tài)制冷劑部分蒸發(fā)并以低溫、低壓制冷劑的形式流入管36。制冷劑流過蒸發(fā)器38，在那里制冷劑吸收流經(jīng)蒸發(fā)器盤管的空氣中的熱量，眾所周知，該蒸發(fā)器盤管向需要的空間提供冷卻的空氣。從蒸發(fā)器38中出來的制冷劑流經(jīng)管40進入壓縮機22的吸入口24，在那里循環(huán)繼續(xù)進行。
該系統(tǒng)20在壓縮機出口26和膨脹裝置34的入口之間具有高壓側(cè)。低壓側(cè)設(shè)置在膨脹裝置34的出口和壓縮機22的吸入口24之間。
需要注意的是，上述的系統(tǒng)還可以包括公知地節(jié)約的循環(huán)或者其它常規(guī)的變形或改進。
所述系統(tǒng)包括控制器44，該控制器收集循環(huán)20中的壓力信息來判斷系統(tǒng)中的制冷劑充注量是否處于合適的水平。在這一實施例中，壓力傳感器46和48分別與循環(huán)的高壓側(cè)和低壓側(cè)連接。
控制器44運用關(guān)于系統(tǒng)的壓力信息來判斷系統(tǒng)壓力何時處于平衡壓力狀態(tài)。眾所周知在平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力是相同的。在一個實施例中，控制器44僅在組件停止運行充分長的時間后確定平衡壓力信息。在另一實施例中，控制器44僅在循環(huán)20停止運行至少半小時后確定平衡壓力的信息。
所披露的技術(shù)也適用于在系統(tǒng)處于平衡壓力時，系統(tǒng)初始運行之前確定平衡壓力信息和制冷劑充注量信息。
在一個實施例中，控制器44載入程序，以根據(jù)傳感器46和48提供的信號判斷系統(tǒng)高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的壓力是否有差值，例如，判斷是否達到平衡狀態(tài)。假設(shè)達到平衡狀態(tài)，控制器44則判定平衡壓力是多少。
在另一個實施例中，在系統(tǒng)啟動后，控制器判斷是否運行了充分長的時間，例如半小時。一旦經(jīng)過的時間充分長，控制器就判斷平衡壓力。在這種情況下，只需要一個壓力傳感器。
當系統(tǒng)不運行且壓力平衡時，系統(tǒng)中的氣態(tài)制冷劑量和液態(tài)制冷劑量一般是確定的。對應(yīng)于特定環(huán)境溫度下的平衡壓力取決于系統(tǒng)中氣體和液體的量。如果有制冷劑的損失，部分液態(tài)制冷劑一般會蒸發(fā)以保持系統(tǒng)中的平衡。液體將繼續(xù)蒸發(fā)直到系統(tǒng)中的制冷劑全部變?yōu)闅鈶B(tài)為止。此刻，隨著制冷劑不斷的泄漏，系統(tǒng)中的壓力開始明顯的降低。這種壓力的降低表示系統(tǒng)泄漏或者損失充注量。
對于選定的制冷劑和特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在一定的環(huán)境溫度下，具有與平衡狀態(tài)相關(guān)的預(yù)定壓力用于適當?shù)某渥⑾到y(tǒng)。也有公知的數(shù)據(jù)表格提供了公知制冷劑在不同溫度下的此類信息。對應(yīng)于不同的環(huán)境溫度條件的預(yù)定平衡壓力被提供給控制器44。對應(yīng)于飽和制冷劑狀態(tài)，不同的環(huán)境溫度相應(yīng)地具有不同的預(yù)定壓力。例如，圖2顯示了在環(huán)境溫度為116時標號52的制冷劑R22具有的預(yù)定平衡壓力大約為260 PSIA(磅/平方英寸)。當環(huán)境溫度為95時具有相同制冷劑的相同系統(tǒng)預(yù)定的平衡壓力大約為196 PSIA(磅/平方英寸)。最好將不同環(huán)境溫度下的預(yù)定平衡壓力信息提供給控制器44。
在圖1的說明中，位于制冷系統(tǒng)內(nèi)部或者外部的溫度傳感器50，將環(huán)境溫度信息提供給控制器44。
在一個實施例中，控制器在當前的環(huán)境溫度條件下判斷實際的平衡壓力和預(yù)定平衡壓力之間是否有差別。在描述的實施例中，傳感器46或者48提供這種壓力信息。如果實際與預(yù)定壓力值之間存在差值，控制器則判定系統(tǒng)內(nèi)制冷劑量低于理想或者需要的制冷劑量。在一些實施例中，會選定一個公差范圍，因此當確定的平衡壓力與預(yù)定平衡壓力之間的差值超過公差范圍時才會指示制冷劑量出現(xiàn)問題。根據(jù)這些描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以選擇一個合適的公差范圍或者門限值，來滿足特殊情況的要求。例如，不同的門限值可以用于不同的制冷劑或者不同的溫度范圍。
從圖2的曲線52可以看出，在116制冷劑量下降大約20％時，系統(tǒng)的平衡壓力明顯下降并且控制器將會提供制冷劑充注量損失的指示。類似的，曲線54顯示在95制冷劑充注量下降大約25％時，系統(tǒng)平衡壓力的明顯降低。這種充注損失量一般不會導(dǎo)致任何部件損壞。因此，控制器44在初期自動判定制冷劑的損失，如果根據(jù)控制器作出的判定采取適當?shù)拇胧?，就可以顯著的提高避免任何部件損壞的可能性。
此外，制冷劑的損失量可以例如，基于預(yù)定和實際的壓力差值來判定。從圖2中可以看出，與95的環(huán)境溫度下預(yù)定壓力190 PSIA相比較，如果實際的壓力降到100 PSIA，那么制冷劑的充注量則降低至滿充注量時的25％。
在圖1的實施例中，控制器44有一個配套的指示器60，用于提供低制冷劑量的指示。在一個實施例中，指示器60包括可視的顯示屏，該顯示屏提供制冷劑充注量的可視指示。在另一個實施例中，指示器60包括一個可聽的警報器，該警報器可以向技術(shù)人員或者客戶提供系統(tǒng)中的制冷劑量需要調(diào)整的指不。
因此，本發(fā)明已披露的實施例以穩(wěn)定的和經(jīng)濟的方式提供了對制冷系統(tǒng)中任何制冷劑充注量的損失進行早期判斷的能力。早期的監(jiān)測功能增強了系統(tǒng)的性能，減少了服務(wù)中斷和維修，并且提供了避免部件可能發(fā)生故障和損壞的能力。另外，由于制冷劑充注量損失的早期監(jiān)測，制冷劑潛在的泄漏將被減小到最低限度。最后，當制冷劑充注量損失和其它故障狀態(tài)之間的區(qū)別變得明顯以后，還能避免徹底的故障診斷。
以上的描述是示例性的，而實質(zhì)上不是限制性的。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對披露的實施例進行變形和改進會變得很明顯，而不必脫離本發(fā)明的本質(zhì)。通過研究后面的權(quán)利要求可以確定本發(fā)明的法定保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測制冷系統(tǒng)中的制冷劑充注量損失的方法，其包括a)在系統(tǒng)停止運行時確定平衡壓力；b)確定環(huán)境溫度；和c)確定對應(yīng)于該確定的環(huán)境溫度的預(yù)定壓力與該確定的平衡壓力之間的差值是否超出選定的門限。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括確定在該確定的環(huán)境溫度下對應(yīng)于制冷劑飽和狀態(tài)的預(yù)定壓力。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括部分地基于環(huán)境溫度來選擇門限。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括部分地基于制冷劑類型來選擇門限。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在制冷系統(tǒng)啟動前執(zhí)行步驟(a)至(c)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在該循環(huán)停止運行一段預(yù)定的時間后執(zhí)行步驟(a)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的一段時間至少為半小時。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括自動地運行步驟(a)至(c)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，制冷劑的損失量是基于預(yù)定的壓力和確定的壓力之間的差值來確定的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括當所述差值超過選定門限時，提供低充注量的指示。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括確定高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力，使用高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力之間的差值來確定該循環(huán)是否處于平衡壓力。
12.一種制冷系統(tǒng)，包括至少一個壓力傳感器，該傳感器提供循環(huán)中的平衡壓力的指示；和控制器，該控制器用于確定平衡壓力并且確定該平衡壓力與預(yù)定的平衡壓力之間的差值是否超出選定的門限。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度傳感器，該傳感器向控制器提供環(huán)境溫度的指示，并且該預(yù)定溫度至少部分基于該環(huán)境溫度。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，該溫度傳感器位于系統(tǒng)的一部分內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，該溫度傳感器位于該系統(tǒng)外部。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該控制器確定平衡壓力是否低于飽和壓力。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該壓力差值門限部分地基于環(huán)境溫度。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括指示器，當平衡壓力和預(yù)定壓力之間的差值超過選定的門限時，該指示器由控制器操縱以提供低制冷劑充注量的指示。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)具有與其配套的控制器來確定系統(tǒng)停止運行時的平衡壓力。控制器根據(jù)當前的環(huán)境溫度和選定的制冷劑類型來判斷平衡壓力與預(yù)定的平衡壓力是否不同。當差值超過選定的門限時，該控制器確定循環(huán)中的制冷劑量低于預(yù)定水平。在一個實施例中，控制器提供低的制冷劑充注量的指示。本發(fā)明披露的技術(shù)可以早期檢測制冷劑充注量的損失以及充注量損失與其它故障狀況的區(qū)別，由此提高系統(tǒng)的性能，預(yù)防部件的損壞，減少服務(wù)中斷和維修，避免徹底的故障診斷，和使制冷劑物質(zhì)潛在的泄漏最小化。
文檔編號G01K13/00GK1890516SQ200480036574
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司