相关申请的交叉引用
本申请是非临时专利申请，所述非临时专利申请要求在2015年9月18日提交的其全部内容都并入本文的62/220,585的优先权。
所公开实施方案的技术领域
本公开的实施方案一般涉及加热、通风和空气调节(hvac)系统，且更具体地涉及制冷机的冷冻防护系统和方法。
所公开实施方案的
背景技术：
一般地，蒸气压缩制冷机由蒸气压缩制冷循环的四个主要部件构成。它们包括压缩机、蒸发器、冷凝器和计量装置。蒸气压缩制冷机通常利用hcfc或cfc制冷剂来实现制冷效果。压缩机是蒸气压缩制冷机中的驱动力且用作制冷剂的泵。压缩的制冷剂气体从压缩机发送到冷凝器单元，冷凝器单元将来自制冷剂的热能排放到系统外的冷却水或空气回路。热的传递允许制冷剂气体冷凝成液体，然后该液体被发送到计量装置。该计量装置限制液态制冷剂的流动，这导致压降。该压降导致温热的制冷剂液体从液态到气态的相变，且由此温度下降。气态制冷剂然后进入热交换器，由此其从第二水回路吸热。
计量装置通常被定位，使得膨胀的制冷剂气体被包含在蒸发器中，从而将来自待冷却的水的热能传递到制冷剂气体中。温热的制冷剂气体然后被传送回到压缩机，以便开始又一个循环，并且分离回路中新制冷的水现在可以被用于冷却。
当压缩机加速以泵送制冷剂且由此开始工作或提升能力时，在蒸发器内形成压降。因此，蒸发器中制冷剂的温度下降，以及在一些情况中，温度可能下降到低于正冷却的液体(例如水)的冻结点。这可能导致载送液体的系统受损。因此，需要一种系统和方法来控制蒸发器中的温度下降以便防止正冷却的液体冻结。
技术实现要素：
在一个方面，提供一种用于制冷机的冻结防护方法。该方法包括操作第一传感器来测量第一液体的液体特征以及操作第二传感器来测量第二液体的液体特征、操作控制器来确定所述第一液体的液体特征与所述第二液体的液体特征之间的差异是否大于冻结极限以及操作所述控制器以便在所述第一液体的液体特征与所述第二液体的液体特征之间的差异大于所述冻结极限的情况下进入冻结防护模式。
在一个实施方案中，进入冻结防护模式包括操作第三传感器来测量所述冷凝器内的所述第一液体的容量，以及操作所述计量装置以将所述蒸发器内的所述第一液体的容量减少到最小防护容量。在另一个实施方案中，进入冻结防护模式包括操作第三传感器来测量所述冷凝器内的所述第一液体的容量，以及操作所述计量装置以将所述冷凝器内的所述第一液体的容量增加到最大防护容量。
在一个实施方案中，所述第一液体的液体特征是所述第一液体的温度以及所述第二液体的液体特征是所述第二液体的温度。在一个实施方案中，所述冻结极限是约4华氏度。
在一个方面，提供一种制冷机。所述制冷机包括控制器，所述控制器配置成确定第一液体的液体特征与第二液体的液体特征之间的差异是否大于冻结极限，以及在所述第一液体的液体特征与所述第二液体的液体特征之间的差异大于所述冻结极限的情况下进入冻结防护模式。所述制冷机还包括：与所述控制器电通信的第一传感器，其中所述第一传感器配置成测量所述第一液体的液体特征；以及与所述控制器电通信的第二传感器，其中所述第二传感器配置成测量所述第二液体的液体特征。
在一个实施方案中，所述制冷机还包括：配置成使第一液体循环的压缩机；与所述压缩机流体连通的冷凝器；与所述冷凝器流体连通的计量装置；与所述计量装置和所述压缩机流体连通的蒸发器，其中所述蒸发器配置成允许第一液体和第二液体流经其中；以及与所述冷凝器通信的第三传感器，其中所述第三传感器配置成测量所述第一液体的容量。在一个实施方案中，所述第一传感器和所述第二传感器在所述蒸发器内进行通信。
在一个实施方案中，所述第一液体的液体特征是所述第一液体的温度以及所述第二液体的液体特征是所述第二液体的温度。在一个实施方案中，所述冻结极限是约4华氏度。
在一个实施方案中，所述控制器还配置成确定所述冷凝器中的所述第一液体的容量是否等于最小防护容量。在一个实施方案中，所述控制器还配置成确定所述蒸发器中的所述第一液体的容量是否等于最大防护容量。
附图说明
图1图示根据本公开的实施方案的制冷机的示意图；以及
图2图示根据本公开的一个实施方案的防护蒸发器冻结的方法的示意性流程图。
具体实施方式
为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中所示的实施方案，并且将使用具体语言来描述这些实施方案。然而，应理解，并不由此意图对本公开的范围的任何限制。
图1以示意形式图示大体上在10处指示的制冷机的实施方案。制冷机10可以配置成调节内部空间中的空气。应认识到，作为一个非限定性示例，制冷机10还可以用于产品的受控冷却。制冷机10包括与冷凝器14流体连通的压缩机12。制冷机10还包括与冷凝器14通信的第三传感器16。第三传感器16配置成测量流经冷凝器14的第一液体的容量。在一个实施方案中，所述第一液体是制冷剂。
冷凝器14与计量装置18流体连通，作为一个非限定性示例，例如膨胀装置。在一个实施方案中，该膨胀装置可以是电子膨胀阀或任何其他类型的公知膨胀装置。计量装置18与蒸发器20流体连通，以及蒸发器20与压缩机12流体连通以便完成制冷剂环路。
制冷机10还包括与蒸发器20通信的第一传感器22和第二传感器24。第一传感器22配置成在第一流体流经蒸发器20时测量第一液体的液体特征。第二传感器24配置成测量第二液体的液体特征。在一个实施方案中，第二液体是流经蒸发器18时的调节液体(例如，水或盐水，作为一对非限定性示例)。在一个实施方案中，第一传感器22和第二传感器24可以配置成测量第一液体和第二液体的温度。应认识到，第一传感器22和第二传感器24可以配置成测量第一液体和第二液体的压力，根据其压力可以确定第一液体和第二液体的温度。还应认识到，第一传感器22和第二传感器24可以被放置在任何适合的位置，以便在第一液体和第二液体流经蒸发器20或流出蒸发器20时测量第一液体和第二液体的温度和/或压力。
制冷机还包括控制器26，控制器26与压缩机12、计量装置18和每个传感器16、22和24电通信以便控制操作和/或从环路内的部件接收数据。控制器26包括处理器和存储器(未示出)，其中处理器和存储器配置成根据本文稍后描述的方法100来操作制冷机10。
图2图示大体上在100处指示的制冷机10的冻结防护的方法。方法100包括步骤102：操作第一传感器22来测量第一液体的液体特征以及操作第二传感器24来测量第二液体的液体特征。在一个实施方案中，第一液体的液体特征是蒸发器20中或蒸发器20的出口处的第一液体的温度。在一个实施方案中，第二液体的液体特征是蒸发器20中或蒸发器20的出口处的第二液体的温度。例如，在制冷剂和冷却液体流经蒸发器20时，第一传感器22测量制冷剂的温度以及第二传感器24测量冷却液体的温度。
方法100还包括步骤104：操作控制器26来确定第一液体的液体特征与第二液体的液体特征之间的差异是否大于冻结极限。在一个实施方案中，冻结极限是约4华氏度(约2.2摄氏度)。应认识到，冻结极限是可调整的，并且可以大于或小于约4°f。例如，控制器26从第一传感器22获取制冷剂的温度以及从第二传感器24获取冷却液体的温度。控制器26确定两个温度值之差并确定该差是否大于4°f。
例如r134a的一些制冷剂与制冷机10内的铜导管具有典型的蒸发器切入温度差(第一传感器22测得的温度的绝对值减去第二传感器24测得的温度)：约1-2°f。温度差高于1-2°f可以指示制冷剂的量低和/或热传递不佳，需要采取校正措施。应认识到，作为几个非限定性示例，冻结极限可以依赖于制冷剂类型、正在冷却的介质(例如水)、导管材料(铜/铝)、导管的热传递系数、蒸发器中制冷剂的量、导管内的水流速等。
该方法还包括步骤106：操作控制器26以便在第一液体的液体特征与所述第二液体的液体特征之间的差异大于冻结极限的情况下进入冻结防护模式。在一个实施方案中，操作控制器26以进入冻结防护模式包括操作第三传感器16来测量冷凝器14内的第一液体的容量，以及传送信号以操作计量装置18使得冷凝器14内第一液体的容量增加到最大防护容量。在另一个实施方案中，操作控制器26以进入冻结防护模式包括操作第三传感器16来测量冷凝器14内的第一液体的容量，以及传送信号以操作计量装置18使得冷凝器14内第一液体的容量减少到最小防护容量。
例如，如果制冷剂与冷却液体之间的温度差大于4°f，则控制器26从第三传感器16接收容量数据，并且传送信号以操作计量装置18以便将冷凝器14中制冷剂的容量有效地增加到最小防护容量。在另一个实施方案中，控制器26可以传送信号以操作计量装置18以将冷凝器14内制冷剂的容量减少到最大防护容量。
蒸发器18中制冷剂的增加的容量有效地减少了冷凝器14内制冷剂的容量。应认识到，最小防护容量对应于冷凝器14中用于持续妥当且安全地操作制冷机10的制冷剂的最小容量。还应认识到，最大防护容量对应于蒸发器20中用于持续妥当且安全地操作制冷机10的制冷剂的最大容量。随着更多制冷剂流经蒸发器20，热传递在蒸发器20中得以改善，并且制冷剂将蒸发器20加热到高于冻结点。
一旦第一液体特征和第二液体特征之间的差异小于或等于冻结极限达预定时间量，则制冷机10返回到步骤102。在一个实施方案中，预定时间量是约10秒。在一个实施方案中，预定时间量可以大于或小于10秒。
此外，通过控制进出蒸发器20的制冷剂的量，压缩机12被制冷剂填满的可能性更小。
因此，应认识到，本发明实施方案包括一种防止制冷机10中蒸发器20冻结的系统和方法，其通过依据第一液体特征值与第二液体特征值之差来控制第一液体经蒸发器20的流动来实现。
虽然本公开已在附图和前文描述中进行图示和描述，但是其应被视为说明性的而非特征上的限制，应理解，仅某些实施方案被示出和描述，并且落在本公开的精神内的所有变化和修改都应受到保护。