专利名称：用于在热泵中防止溢流起动的方法和控制器的制作方法
用于在热泵中防止溢流起动的方法和控制器技术领域本申请涉及用来降低在热泵中溢流起动的发生率的方法和控制 器，并且尤其是在传统的加热和解冻操作模式之间切换时。
背景技术：
制冷剂系统被用来控制在待调节的多样室内环境中空气的温度和 湿度。在运行在冷却模式的通常的制冷剂系统中，制冷剂在压缩机中被 压缩并且输送到冷凝器(或者在此情况中的户外的热交换器)中。在冷 凝器中，热量在外部的环境空气和制冷剂之间进行交换。从冷凝器开 始，制冷剂传送到膨胀装置中，在此处，制冷剂膨胀到更低的压力和温 度，然后输送到蒸发器(或者室内的热交换器)中。在此蒸发器中，热 量在制冷剂和室内空气之间交换，以调节室内空气。当制冷剂系统运行 时，蒸发器冷却被供给到室内环境中的空气。此外，当室内的温度下降 时，湿气通常还从该空气中抽出。如此，室内空气的湿度水平还得到控 制。上迷描述是指利用在冷却运行模式下的制冷剂系统。在加热模式 下，流过系统的制冷剂流基本上被反向。室内的热交换器变成冷凝器并 且释放热量到待调节(在此情况下被加热)的环境中，并且户外的热交 换器可充当蒸发器，其中热量从相对冷的室外空气传送到制冷剂中。热 泵称为是使得流过冷却剂循环的制冷剂流可以反向的系统，以便于运行 在加热和冷却两种模式中。这通常可通过结合四通换向阀(或者相当的装置)到在压缩机排出口示意下游的系统中实现。当该系统分别处于加 热或者冷却运行模式时，该四通换向阀可选择地引导制冷剂流过户内或 者户外的热交换器。如果膨胀装置不能处理反向流，则例如替代地可采 用每个均伴随有止回阀的 一对膨胀装置。通常结合入热泵中的一个控制特征是解冻循环。通常的，在一定情 况下，冷却制冷剂的热交换器易遭受结冰。解冻循环意图是融化在蒸发 器上的冰并且恢复有效和可靠的系统运行。在运行在冷却模式的热泵情 况下，可能潜在结水的是户内热交换器，并且在运行在加热模式的热泵情况下，结冰的是户外热交换器，特別在较低的环境温度下。当希望启 动解冻循环时，引导制冷剂在用于冷却/加热模式下的适当方向通过热泵 的四通换向阀将被反向。因此，热的制冷剂将直接传送到已经遭受结冰 情况下的热交换器中。实质上，对于在加热模式中的解冻运行，压缩机 将在冷却模式方向驱动制冷剂，并且在冷却模式中的解冻，压缩机将在 加热模式方向上驱动制冷剂。实际上，在热泵中的解冻循环大多频繁利 用在加热运行模式下。解冻循环提高在热泵中因为对多个系统组件的损坏引起的可靠性 问题，例如内部压缩机部件，以及位于排出管路中的系统组件，诸如四 通换向阀，止回阀等。这种损坏主要是由溢流起动所引起的。由于在热 泵中传统的加热/冷却和解冻运行模式之间的交替过程，溢流起动会发 生，因为当四通换向阀切换时，户内和户外的换热器的功能也切换。举例来说，当从加热模式切换到解冻模式时，户内热交换器变成蒸 发器。在解冻循环之前，它是冷凝器。户外的热交换器现在变成冷凝器， 并且在解冻运行模式激活之前，其是蒸发器。户外的热交换器现在暴露于热的排气中，并且将发生解冻。然而， 在压缩机吸入处的溢流情况还可与此解冻运行开始相关联。当解冻循环 首次起动时，由于大部分制冷剂将从加热模式的过去运行而位于户内盘 管中，此溢流起动问题将发生。当四通换向阀切换到解冻^f莫式时，该压 缩机启动，储存在户内盘管中的液体制冷剂现在直接移动到压缩机吸入 口中。这可以导致严重的溢流起动问题，并且如上所述，会导致永久的 部件损害。当系统从解冻操作模式切换回加热模式时，具有溢流起动的可能性 将再次发生。而且，溢流起动还在冷却运行模式中观察到并且对系统可靠性具有 类似影响。发明内容本发明利用电子控制的膨胀阀，以解决上述溢流起动问题。当已经 确定解冻循环将启动时，在系统停机情况下并且在解冻循环开始之前， 电子膨胀阀移动到打开位置。举例来说，在加热模式的上述运行中，当电子膨胀阀在停机情况下打开时，由于在系统停机之后立即存在于系统的高压和低压侧之间的压 差，位于户内盘管中的制冷剂将移动到户外的盘管中。因为在停机之 后，制冷剂已经移动到户外的盘管中，当系统再次启动或者就在启动之 前，四通换向阀被切换以启动解冻循环，将不再存在溢流起动情况或者 它的严重程度将相当地降低。还优选在解冻循环结束时，电子膨胀阀将再次打开，使得在停机时 存在的压差驱动力的情况下，制冷剂从户外的盘管移动回户内的盘管。 当系统在它的正常加热模式下再次启动时，在户外的盘管将不存在或者 存在极少的液体制冷剂，因为大多数的液体制冷剂已经转移到户内的盘 管中，并且当制冷剂将从户外的盘管进入压缩机时不会发生溢流起动问 题。在公开的实施例中，在解冻循环启动之前和/或在解冻循环终止之 后，电子膨胀阀移动到全开位置。特别地，在正常(非解冻)的系统停 机期间，电子膨胀阀可以关闭，以减少与高压和低压系统侧之间的压力 均衡相关的系统损耗。本发明的这些和其它特征将从下面的说明书和附图中更好的理 解，下面的内容是简要的描述。
图1是运行在加热模式下的制冷剂循环的示意图。图2是运行在解冻模式下的制冷剂循环的示意图。 图3示出了在后续加热循环之间停机的系统。图4示出了停机的系统，并且其将显示在图2的解冻循环前后的两种 情况。图5是本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图l示出了结合有压缩机22和四通阀24的制冷剂系统20 。如已知 的，四通换向阀24可以在两个位置之间切换，并且在图l中示出为处于 加热模式位置。在加热模式位置中，排出管路40从压缩机22中传送压缩 的制冷剂蒸气到通向户内热交换器28的管路26中。制冷剂通过户内的热 交换器28,并且到电子膨胀阀30。如示意地示出，阀元件32是可移动的，可更换的发光体16、 18紧固到该灯保持器上。该手柄以公知方式具有针 对光场直径的设置。如图3所示，在烧杯状支架34的内部设置有多个发光二极管46， 这些发光二极管分布在烧杯状支架34的外周上，从而形成附加发光体26。 在发光二极管46的前方布置有相应的漫射器透镜48，以产生漫射辐射。在手术灯的下侧设置有透明端板30，手柄32位于该端板中央。该 手术灯本身通过未示出的连接臂紧固到座台或悬架上。图2示出了手术灯的另一实施方式，其中用相同的附图标记表示相 同的部件。在图2所示的手术灯中，附加发光体26没有集成到手柄32中，而 是集成到灯体10中。这样，发光二极管在手术灯下侧分散布置在其外周 上，在本实施方式中，附加发光体的副辐射方向N与主辐射方向H成大 约90。地延伸。在本实施方式中，在发光二极管的前方也布置有漫射器。在一未示出的可选实施方式中，设置有多个发光二极管代替卣素灯 16、 18，这些发光二极管以不同的波长进行辐射从而获得理想的混光。一控制装置(未示出)用来对上述手术灯的发光体进行控制，其中 附加发光体26能独立于发光体16、 18打开和关闭。所述控制器构成为即使在用来进行450nm辐射所需的发光二极管以 增强的亮度辐射时，传统手术室的光也会保持不变。可以通过按钮永久 切换成在450nm范围内的增强辐射(以下称为受激辐射)。或者，可借助 于另一按钮触发自动操作，在该自动操作中，在预设程序的帮助下根据 当前时间和/或根据手术灯的当前运行持续时间自动切换成受激辐射。就 此而言，随着手术过程中手术灯运行时间的增加并随着日时的逐渐推进， 受激辐射持续增强。为此目的，所述控制器具有内置的时钟以及时间测 量单元，该时间测量单元在手术灯打开时启动，从而可推断手术的持续 时间。位置。为了示意目的，在公开的实施例中，电子膨胀装置完全打开。经过一段时间之后，并且如上所述，制冷剂现在将从户内的盘管28传送到 户外的盘管34中。这种制冷剂的转移是因为运行在加热运行模式的系统 停机之后，管路26的压力处于比管路36压力高得多的事实。在选择为足以使系统内部压力平衡和足以使制冷剂从户内的热交 换器28移动到户外的热交换器34的时间段之后，该系统再次重新起动并 且移动到图2的位置。电子膨胀装置30也移动到图2的位置。该系统20现 在处于解冻运行模式下。上述选择的时间段通常大于30秒并且小于3分当在运行才莫式之间切换^ ，传感器T可:乂设置在々与高压和低压侧相关的 系统位置中，例如，在压缩机22的吸入和排出侧(见图2)上，以监控 压力并且确保均衡。希望的是，当解冻模式完成时，系统再次停止，并且电子膨胀装置 30返回到图4的位置。这允许制冷剂从户外的热交换器34移动回户内的 热交换器28。然后，在加热才莫式下，该系统回再次重新启动，而不会具 有溢流起动的危险。同样，运行在冷却模式仅仅需要使这些步骤反转。图5是示出了结合入本发明的步骤的流程图。虽然本发明的优选实施例已经7>开，本领域技术人员将认识到特定 修改将归入本发明的范围内。根据此理由，下面的权利要求应当被研究 以确定本发明的真实范围和内容。
权利要求
1.一种热泵，包括压缩机，阀门系统，该阀门系统用于可选择地引导制冷剂从所述压缩机的排出口到户内的热交换器和户外的热交换器中的一个，并且用于从所述户内的和户外的热交换器中的另一个移动制冷剂回到所述压缩机的吸入口，所述阀门系统可操作以当处于加热模式时引导制冷剂从所述压缩机排出管路到所述户内的热交换器，并且当处于冷却模式时引导制冷剂从所述压缩机排出口到所述户外的热交换器；膨胀装置，其位于所述户内和户外的换热器之间，所述膨胀装置是电子膨胀装置，其可运行在所述冷却模式和所述加热模式两者中；和控制器，其用于运行所述制冷剂系统，所述控制器可操作以运行所述制冷剂系统在所述加热模式和所述冷却模式的一个中并且确定需要解冻解冻模式，所述控制器可操作以停止热泵的运行并且使所述膨胀装置处于打开位置达一定时间段，从而使得制冷剂可以在所述户内和户外的换热器之间输送，然后所述控制器可操作以移动所述阀门系统，从而使得制冷剂按照与所述加热模式和所述冷却模式的另一个相一致的方式流动达足以至少部分对所述户内和户外的换热器中的一个解冻的时间段。
2. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中在切换到所述解冻模式之 前，当所述系统停机时，所述膨胀装置移动到比用于所述冷却模式和所 述加热模式中的一个的位置打开得更多的位置。
3. 如权利要求2所述的制冷剂系统，其中所述膨胀装置的所述打开得更多的位置是全开位置。
4. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中当所述解冻模式终止时，所述膨胀装置处于打开位置。
5. 如权利要求4所述的制冷剂系统，其中在切换到所述冷却和所述加热模式中的一个之前，当所述系统停机时，所述膨胀装置移动到比用于 所述解冻模式的位置打开得更多的位置。
6. 如权利要求5所述的制冷剂系统，其中所述膨胀装置的所述打开位置是全开位置。
7. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中所述阀门系统包括四通换向阀。
8. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中所述控制器确定所述解冻模 式将终止，然后所述控制器再次关闭热泵，使所述膨胀装置处于打开位 置达一定时间段，然后移动所述阀门系统回到一个位置，使得对于所述冷却模式和所述加热模式之一制冷剂在适当的方向上流动。
9. 如权利要求8所述的制冷剂系统，其中在切换到所述冷却和所述加热模式中的一个之前，当所述系统停机时，所述膨胀装置移动到比用于 所述解冻模式的位置打开得更多的位置。
10. 如权利要求9所述的制冷剂系统，其中所述膨胀装置的所述打开得更多的位置是全开位置。
11. 如权利要求8所述的制冷剂系统，其中所述时间段是在3 0秒和3分钟之间。
12. 如权利要求8所述的制冷剂系统，其中通过测量在制冷剂系统内 部的压力以确定是否已经经过足够的时间段，来确定在控制器可操作以 移动所述阀门系统使得制冷剂以与所述加热模式和所述冷却模式中的 一个相 一致的方式流动之前使所述膨胀装置打开的所述时间段。
13. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中所述时间段是在30秒和3分钟之间。
14. 如权利要求1所述的制冷剂系统，其中通过测量在制冷剂系统内 部的压力以确定是否已经经过足够的时间段，来确定在控制器可操作以 移动所述阀I' "1系统使得制冷剂以与所述加热模式和所述冷却模式中的 另一个相一致的方式流动之前使所述膨胀装置打开的所述时间段。
15.一种运行热泵的方法，包括下面的步骤U)提供包括压缩机的热泵，并且提供膨胀装置，该压缩机传送 压缩的制冷剂到阀门系统中，当处于冷却模式时，所述阀门系统传送所 述压缩制冷剂到户外的热交换器中，并且当处于加热模式时，所述阀门 系统传送所述压缩制冷剂到户内的热交换器中；(2) 运行所述热泵在所述加热模式和所述冷却模式的一个中，并 且监控所述热泵的运行以确定何时需要解冻模式；(3) 当需要解冻模式时，停止热泵的运行，并且开启所述膨胀装 置，以允许制冷剂在所述户内和户外的换热器的 一 个到另 一 个之间流 动。(4 )通过运行所述热泵在所述加热模式和所述冷却模式的另 一个中来开始所述解冻模式的运行；和(5)停止所述解冻模式的运行，并且开始在所述加热和冷却模式 的所述一个中运行。
16. 如权利要求15所述的方法，其中在停止解冻循环之后并且在开始在所述冷却模式和所述加热模式的一个中运行之前的中间时间，所述膨 胀装置也打开。
17. 如权利要求15所述的方法，其中当所述解冻模式终止时，所述膨胀装置移动到全开位置。
18. 如权利要求15所述的方法，其中在步骤(3)中所述膨胀装置移动到比用于所述冷却模式和所述加热模式的一个的位置打开得更多的 位置。
19. 如权利要求15所述的方法，其中所述阀门系统是四通换向阀。
20. 如权利要求15所述的方法，其中在步骤(3)中所述膨胀装置移 动到全开位置。
21. 如权利要求15所述的方法，其中用于步骤(3)的时间段通过测 量在制冷剂系统内部的压力以确定是否已经经过充分的时间段来进行确定。
22. 如权利要求15所述的方法，其中用于步骤(3)的时间段是在 30秒和3分钟之间。
全文摘要
提供一种当从加热/冷却模式切换到解冻模式时具有改进措施的热泵。在解冻模式启动之前，电子膨胀装置移动到打开位置，使得制冷剂可以在户内-户外的换热器之间移动。当解冻循环的运行启动时，存在溢流起动的更低的可能性和严重程度，因为在系统停机时存在的压差作用下，制冷剂将移动到热交换器中，该热交换器在解冻模式下处于压缩机的下游。因此，在随后的压缩机启动情况下不会发生溢流起动问题。在解冻循环完成之后，在返回到传统的加热/冷却模式运行之前，电子膨胀装置再次打开。如果随后的起动处于同样的运行模式，在停机期间电子膨胀阀将保持关闭，以最小化循环的性能损失。
文档编号F25B13/00GK101233375SQ200580050029
公开日2008年7月30日 申请日期2005年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者M·F·塔拉斯, 亚历山大·利夫森 申请人:开利公司;亚历山大·利夫森