专利名称：具有受控的制冷剂加载量的制冷系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于空气调节和制冷系统。更特别是，本发明涉及在操作中在空气调节或制冷系统内控制制冷剂量以实现所需的最佳系统性能。
背景技术：
空气调节和制冷系统通常在该系统中利用某种制冷剂加载，以便例如在建筑物内实现所需冷却量。对于实现所需系统操作并防止系统部件的损坏或故障来说，需要在系统中具有足够的制冷剂量。
如果空气调节或制冷系统具有不足的制冷剂量，其冷却能力低于所需和所要的温度，并且不能实现湿度，或者系统必须操作较长时间。另外，膨胀装置会出现故障。如果系统过量加载，将减小效率，继而在寿命期间内增加终端用户的操作成本。另外，增加启动-停止循环的次数，由此减小系统和部件的可靠性，并且不利地影响温度控制。在某些情况下，过量加载可在高环境温度状态下造成烦人的跳闸，减小系统操作范围，并且表示出完全丧失终端用户系统冷却能力。
传统配置的一个缺陷在于给定系统将加载特定的制冷剂量，此特定的制冷剂量与单个设计点相对应并且最佳，并且不与操作状态的整个可能的范围相对应，在该操作状态下，系统中的不同制冷剂量会提供更好的性能和可靠性。
需要一种方法，使得空气调节或制冷系统中制冷剂量最佳，从而提供更好的系统性能和可靠性，并且避免部件可能的损坏和故障。
发明内容
根据例如操作状态或所需冷却能力的选择标准，本发明可以有选择地控制制冷系统内的制冷剂量。
按照本发明设计的一个示例性系统包括连接到空气调节或制冷系统的高压侧上的至少一个流体导管。至少一个流体导管连接到系统的低压侧上。至少一个辅助制冷剂存储容器从高压侧有选择地接收冷却剂，或者将制冷剂有选择地提供到低压侧上。
在一个实例中，存储容器通常在系统关闭时在平衡状态下中间压力下加载制冷剂。同样，容器可放置在系统隔室的内部或外部。
在一个实例中，在系统中直接或间接测量例如压力和温度的控制器监测系统操作状态，并且控制存储容器和系统的所选一侧之间的制冷剂传递。在一个实例中，控制器确定与系统相关的至少一个环境状态，例如环境温度，并且在控制冷却剂传递过程中使用所确定的环境状态作为参数。
一个示例性系统包括与存储容器相关的压力调节装置，以便有选择地控制存储容器内的压力。在一个实例中，压力调节装置包括加热器。
在按照本发明设计的空气调节系统中控制制冷剂量的一种方法包括提供至少一个辅助制冷剂存储容器，并且在辅助存储容器和系统之间有选择地传递制冷剂。
在一个实例中，该方法包括确定何时系统中的压力在所需大小之上，并且将制冷剂从系统高压侧传递到存储容器，其中制冷剂量与使得系统内的压力更加接近所需大小相对应。在一个实例中，当系统内的压力低于所需大小时，该方法包括将制冷剂从存储容器传递到系统，其中制冷剂量与使得系统内的压力更加接近所需大小相对应。
本领域的普通技术人员将从当前优选实施例的详细描述中明白本发明的多种特征和优点。伴随着详细描述的附图可以如下说明。
图1示意表示结合用于控制系统内制冷剂加载量的辅助存储容器的空气调节系统；图2示意表示本发明的另一示例性实施例；以及图3示意表示用于图1和2任一实施例的示例性特征。
具体实施例方式
图1示意表示可以用作制冷系统或空气调节系统的制冷剂系统20。压缩机22从压缩机抽吸口24抽取冷却剂，并且将处于压力下的压缩气体提供给压缩机排放口26。高温的压力气体流体导管28到冷凝器30，其中气体散发热量并且通常如公知那样冷凝成液体。液体制冷剂流过导管32到膨胀装置34。
在一个实例中，膨胀装置34是以公知方式操作的阀，使得液体制冷剂膨胀并且部分蒸发，并且以冷的低压制冷剂的形式流入导管36。这种制冷剂接着流过蒸发器38，其中制冷剂从流过转发器线圈的空气中吸收热量，由此如公知那样将冷却空气提供给所需空间。排出蒸发器38的制冷剂流过导管40到压缩机22的抽吸口24，在压缩机中继续这种循环。
系统20在压缩机排放口26和膨胀装置34的入口之间具有高压侧。低压侧形成在膨胀装置34的出口和压缩机22的抽吸口24之间。在另一实例中，节能器回路以公知方式操作，并且构成系统的中间压力侧。
所示实例包括辅助制冷剂存储容器42，该容器有选择地连接到空气调节系统中。在此实例中，第一导管44布置成与导管28有选择地连通。阀46控制存储容器42是否与导管28隔离或流体连通。虽然所示实例包括存储容器42和导管28之间的连接，也可以使用具有空气调节系统的高压侧的一个或多个其它部分的连接。
存储容器42还通过连接导管48有选择地连接到系统的低压侧上。阀50有选择地控制空气调节系统的低压侧和存储容器42之间的任何流体连通。类似地，在系统中可以选择多个不同的位置，将低压侧连接到存储容器42上。
根据特定情况的需要，控制器52控制阀46和50的操作。在此实例中，控制器52利用从压力传感器54和温度传感器56获得的有关空气调节系统内特定位置处的制冷剂的压力和温度的信息，这些传感器以公知的方式提供有关系统内制冷剂的压力和温度信息。在此实例中，压力传感器54和温度传感器56与液体管线或导管32相关。其它传感器配置也在本发明的范围内。用于最佳加载量确定方法的压力和温度传感器的数量取决于终端用户所需的精度等级，并且可以包括位于系统高侧、低侧或中间侧(例如节能器回路)上的压力和温度传感器。给出此描述，本领域普通技术人员将能够选择最适用于满足其特定需要的配置。
在此实例中控制器52还使用与该系统相关的另一操作状态。在图1的视图中，温度传感器58将环境温度信息提供给控制器52。示例性控制器使用环境温度和系统压力之间的预定关系来确定是否任何制冷剂传递有利于使得系统性能最佳。因此，这里描述中所使用的操作状态可以是系统内部或者外部或环境的状态。
在至少一个示例性实施例中控制器52使用的另一操作状态包括由于过量加载的系统造成的系统的有关任何有害的跳闸或停机(即系统压力过高)的信息。在此实例中，如果在所需时间周期内出现所需数量的系统跳闸，控制器可比较实际和预期系统操作参数，并且确定将某些制冷剂传递离开系统。
根据系统内的当前压力和最佳化的所需压力，控制器52有选择地控制阀46或50，使得制冷剂在存储容器42和空气调节系统的所需侧之间传递。例如，在低环境温度下，另外的再冷却和额外能力是不需要的，并且希望的是从空气调节系统中安全地去除某些制冷剂，而没有不利地影响其功能。在这种情况下，控制器52操作阀46，使得制冷剂从系统的高压侧传递到存储容器42。
在升高的环境温度下，系统能力对于用户实现所需冷却程度很关键，并且重要的是避免可能与减小的再冷却相关的膨胀阀的任何故障。在某些温度下，另外的制冷剂加载可以是需要或有利的。在一个实例中，控制器52控制阀50的操作，以便将制冷剂从存储容器42传递到空气调节系统的低压侧，以便调整这种情况。
在某些升高的环境温度和减小的线电压下，系统可出现烦人的停机，造成终端用户完全丧失冷却能力。在这种情况下，某些制冷剂量可从系统高压侧传递到存储容器42，以便避免不希望的后果。
在一个实例中，控制器52通过所选操作状态和空气调节系统中相应的所需压力之间预先确定的关系进行编程。根据当前系统压力和通过控制器52确定的其它操作状态，可以确定是否通过在系统和存储容器42之间传递制冷剂来调节系统内的制冷剂量。得益于此说明书的本领域普通技术人员将理解到使用何种操作参数并且使用何种适当压力和操作状态关系将最佳满足其特定情况的需要。
在一个实例中，控制器52以脉冲方式控制阀46和50的操作，以便在制冷剂传递过程中重复开启和闭合阀，使得系统压力的变化以受控方式出现，这将不造成操作的中断，或者系统部件出现任何可能的复杂情况。在另一实例中，控制器52调节阀的操作，使得在系统和存储容器41之间的任何传递过程中出现稳定、受控的制冷剂流动。
在一个实例中，存储容器42包括能够存储所选制冷剂并且经得起由于从系统中去除制冷剂造成的压力。在一个实例中，存储容器最初处于真空状态。在另一实例中，空气调节系统在平衡状态下，存储容器42加载制冷剂。在此实例中，当所有的压力平衡时，存储容器42内的制冷剂在与系统内的制冷剂相同的压力下。
在另一实例中，存储容器42有选择地以高于或低于系统平衡压力进行加载。得益于此说明书的本领域的普通技术人员将能够选择存储容器42内的适当的初始加载量，以便满足其特定情况的需要。
在正常系统操作中，系统的低压侧通常具有低于存储容器42内的制冷剂压力的压力。空气调节系统的高压侧通常将具有高于存储容器42内的制冷剂压力的压力。如上所述，这些压力差有助于将制冷剂在存储容器42和空气调节系统之间传递。
图2表示与图1所示相比的可选择实施例。在此实例中，单个存储容器42A和42B与空气调节系统的高压侧和低压侧相关。在此实例中，两个存储容器42A和42B使用阀59有选择地连接在一起，阀59通过控制器52控制，可以根据需要，使得制冷剂在容器之间传递。
图3示意表示本发明示例性所示的另一特征。在图3中，存储容器42具有与其相关的压力调节装置60。控制器52控制压力调节装置60的操作，以便控制容器42内的制冷剂压力。在一个实例中，压力调节装置包括电加热元件，该元件可用来增加存储容器42内的制冷剂温度，这造成存储容器42的压力增加。这种压力调节装置可通过有助于制冷剂在空气调节系统和存储容器内传递的方式控制存储容器内的压力，以满足特定情况的需要。
对于多种环境和操作状态来说，本发明的示例性实施例可以使得空气调节系统内的制冷剂量以及整个系统操作最佳。每当当前系统压力和基于所观察的操作状态的所需压力之间的差别在所选误差带之外时，系统内的制冷剂量可通过在存储容器42和系统的所选侧之间传递制冷剂来调节。在一个实例中，误差带取决于传感器精度、传感器安装、空气调节系统部件以及制造误差的可能组合。得益于此说明书的本领域普通技术人员将理解到在研发适当的控制方案时需要考虑何种因素来确定何时在空气调节系统和存储容器之间传递制冷剂。
以上描述是示例性的，而没有限制含义。本领域的普通技术人员将明白所披露实例的变型和改型，而不偏离本发明的实质。给予本发明法律保护的范围可只通过阅读以下权利要求来确定。
权利要求
1.一种制冷剂系统，包括位于系统的高压侧上的至少一个流体导管；位于系统的低压侧上的至少一个流体导管；有选择地从系统的所选侧接收制冷剂或提供制冷剂到系统的所选侧上的至少一个辅助制冷剂存储容器；以及自动控制制冷剂在存储容器和系统所选一侧之间传递的控制器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在系统操作时接收或提供制冷剂。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在系统停机时接收或提供制冷剂。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器确定与系统相关的至少一个操作状态，并且在控制制冷剂传递时使用所确定的操作状态。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，操作状态包括系统的低侧、高侧或中间侧上的压力或系统的高侧、低侧或中间侧上的温度中的至少一种。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，操作状态包括环境或室内温度中的至少一种。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器确定系统内与所确定的环境或室内温度相对应的所需压力，并且在当前系统压力和所需压力之间的差别超过所选阈值时，造成制冷剂在辅助制冷剂存储容器和系统的所选一侧之间传递。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括位于每个侧和辅助制冷剂存储容器之间的至少一个阀，每个阀有选择地将存储容器和系统的相应侧连接。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括有选择地与至少一个高压侧连接的第一存储容器和有选择地与至少一个低压侧连接的第二存储容器。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括与存储容器相关以便控制存储容器内的压力大小的压力调节装置。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，压力调节装置包括有选择地改变存储容器内温度的加热器。
12.一种控制制冷剂系统内的制冷剂量的方法，包括提供至少一个辅助制冷剂存储容器；以及自动有选择地在辅助制冷剂存储容器和系统之间传递制冷剂。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括确定何时操作状态不在所需范围内以及何时将制冷剂从系统传递到存储容器，其中制冷剂量与使得系统内的状态更加接近所需范围相对应。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，操作状态包括系统的低、高或中间侧上的压力或温度的至少一种。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括将制冷剂从系统的高压侧传递到存储容器。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，确定何时系统内的压力低于所需大小以及何时将制冷剂从存储容器传递到系统，其中制冷剂量与使得系统内的状态更加接近所需范围相对应。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，包括将制冷剂从存储容器传递到系统的低压侧。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括确定与系统相关的至少一个操作状态，并且使用所确定的操作状态来确定被传递的制冷剂的所需量。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括确定环境温度或室内温度中的至少一种温度。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，包括确定系统内的与所确定的环境温度相对应的至少一个操作状态，并且在当前操作状态和所需操作状态之间的差别超过所选阈值时将制冷剂在存储容器和系统之间传递。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括有选择地控制存储容器内的制冷剂压力。
全文摘要
一种空气调节系统包括根据不同的操作状态使得制冷剂传递到或离开空气调节系统或制冷系统的辅助存储容器。在一个实例中，控制器控制将存储容器有选择地连接到系统的高压侧或低压侧上的阀的操作。根据操作状态，在需要增加系统制冷剂量时，制冷剂从存储容器传递到空气调节系统的低压侧上。在系统内的制冷剂量高于所需量时，制冷剂可从空气调节系统的高压侧传递到存储容器，以便使得系统内的压力更加接近所需大小。
文档编号F25B39/00GK1875229SQ200480032540
公开日2006年12月6日 申请日期2004年11月8日 优先权日2003年11月7日
发明者A·利夫森, M·F·塔拉斯, T·J·多布迈尔 申请人:开利公司