專利名稱：用于熱泵的阻斷風(fēng)扇檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及熱泵和空調(diào)設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及用來診斷室外熱交換器中的阻斷風(fēng)扇狀態(tài)的系統(tǒng)。
常規(guī)的空調(diào)和熱泵系統(tǒng)，利用泵壓制冷劑通過封閉的包括室內(nèi)熱交換器或蛇形管和室外熱交換器蛇形管的管道把能量從低溫空氣源傳輸?shù)礁邷貧庋ㄖ?。在空調(diào)或冷卻模式情況下，熱泵從內(nèi)部空氣中抽出熱量，然后把熱量釋放到室外空氣中。在加熱模式情況，與上述過程相反。熱泵從室外空氣中抽出熱量，然后再把它釋放到居住的地方。于是，在冷卻方式情況下，室內(nèi)熱交換器和低溫空氣源聯(lián)通，室外熱交換器和高溫散熱器聯(lián)通。相反，在加熱模式情況，室外熱交換器和低溫空氣源連通，室內(nèi)熱交換器和高溫散熱器連通。在這兩種情況下，借助于利用來自流經(jīng)低溫源處的熱交換器的空氣傳遞的熱，使液態(tài)致冷劑汽化，從而使熱量被傳遞或抽走。
致冷劑循環(huán)的有效運轉(zhuǎn)要求通過相關(guān)的熱交換器從低溫空氣源傳輸足夠的熱，以便保持滿足熱傳輸要求的足夠的能力。大多數(shù)系統(tǒng)利用風(fēng)扇或者送風(fēng)機強迫空氣通過熱交換器，由循環(huán)空氣把熱量傳送到房屋的各個房間。
在理論上，要達到最佳系統(tǒng)運轉(zhuǎn)性能，應(yīng)該使兩個熱交換器保持無霜和無其它外來物質(zhì)，相關(guān)的風(fēng)扇或送風(fēng)機以及相關(guān)的管道也應(yīng)當(dāng)保持通暢。當(dāng)室外熱交換器蛇形管積霜的時候，或者當(dāng)空氣流通路或者風(fēng)扇被外來物質(zhì)阻斷時，設(shè)備運轉(zhuǎn)性能變壞。
大多數(shù)常規(guī)熱泵有某些機構(gòu)，用于解決室外蛇形管的積霜問題。一般，通過把正常循環(huán)反向，從供熱模式變換到冷卻模式，解決積霜問題。經(jīng)過足夠的時間，使積累的霜熔化。在此反向循環(huán)除霜過程中，由壓縮機出口來的高溫致冷劑改變方向到結(jié)霜的蛇形管由此升高蛇形管的溫度和使霜熔化。但是，上述反向循環(huán)處理過程降低了設(shè)備的效率，因為反向循環(huán)過程使設(shè)備在冬天暫時作為空氣溫度調(diào)節(jié)器在夏天卻暫時作為供熱設(shè)備。在熱泵處于加熱模式時，又進一步降低效率。很多熱泵依靠輔助電阻加熱器補充由熱泵提供的熱量。在除霜循環(huán)期間，當(dāng)熱泵作為空調(diào)器時，常常利用輔助電阻加熱器補償由除霜循環(huán)所引起的冷卻，這進一步降低了系統(tǒng)的效率。
在熱泵加熱運行期間，在蒸發(fā)器蛇形管上面積累霜是一種常見的現(xiàn)象，降低效率的除霜循環(huán)是一種必要的損失。然而，積霜只是性能降低的原因之一?？諝饬魍分械恼系K和蒸發(fā)器(室外)風(fēng)扇的阻斷或者部分的阻斷也會降低系統(tǒng)的性能。但是，在除霜循環(huán)期間通過熔化不能清除由外來物質(zhì)，例如灰塵、污物、殘留物、紙等等產(chǎn)生的阻斷。更壞的情況是，空氣流通路的阻礙或者室外風(fēng)扇的阻斷會常常模擬積霜狀態(tài)，結(jié)果進行不必要(無效)的除霜循環(huán)過程。例如，一個依靠檢測熱交換器蛇形管兩端的空氣壓降以便檢測積霜的存在的指令除霜裝置，不能區(qū)分積霜和外來物質(zhì)碎片積累。上述系統(tǒng)將無效地響應(yīng)而重復(fù)地進行降低效率的除霜循環(huán)。
空氣流通路阻塞和風(fēng)扇阻斷的問題，至此以前沒有太多的涉及。因為室外熱交換器在很多居民區(qū)安裝處趨向把它隱藏起來，風(fēng)扇和空氣通路阻斷是一個常常不易檢測的普遍問題。
本發(fā)明通過提供和結(jié)霜檢測系統(tǒng)結(jié)合在一起的阻斷檢測系統(tǒng)，解決空氣流和風(fēng)扇的阻斷問題，不需要花費很多錢進行修改和增加多個傳感器。本發(fā)明的系統(tǒng)是能夠檢測風(fēng)阻斷狀態(tài)與由外來物質(zhì)或碎片引起的空氣阻塞狀態(tài)的。該系統(tǒng)不重復(fù)進行不必要的不能清除阻塞物的除霜循環(huán)過程。因此，此診斷過程旨在能夠節(jié)省能量。
按照本發(fā)明的一個目的，提供阻斷風(fēng)扇的檢測方法，用于檢測熱交換器中空氣流阻塞狀態(tài)。該方法包括確定表示熱交換器和圍繞熱交換器環(huán)境之間的溫度差的溫度差參數(shù)。當(dāng)溫度差參數(shù)超過預(yù)定值時進行除霜循環(huán)。在完成除霜后，在第2循環(huán)期間進行檢驗溫度差參數(shù)以便證實診斷的正確性。如果第2次確定的溫度差超過預(yù)定值，則證明風(fēng)扇阻斷和空氣流阻塞的狀態(tài)存在。
可以容易地使本發(fā)明的空氣流阻塞和阻斷風(fēng)扇檢測系統(tǒng)和現(xiàn)有的指令除霜邏輯結(jié)合在一起。用此方法，可以把檢測阻斷風(fēng)扇和阻塞空氣流的狀態(tài)作為相對于正常除霜的狀態(tài)的輔助工作。由于外來物質(zhì)阻塞當(dāng)其結(jié)果是最小值時，這允許系統(tǒng)不進行或者禁止降低效率的除霜運轉(zhuǎn)。本發(fā)明的檢測系統(tǒng)可以容易地和經(jīng)濟地實施例而不需要特別的傳感器。該系統(tǒng)工作是利用由傳感器傳來的簡單溫度測量進行的，在大多數(shù)情況下，上述傳感器是由熱泵提供的或者是花不太多錢而增設(shè)的。
為了更詳細地理解本發(fā)明，它的目的和優(yōu)點，可以參看下面的說明及其附圖。


圖1是說明熱泵系統(tǒng)基本部件的簡單方框圖;
圖2是熱泵系統(tǒng)的更詳細的視圖，其中具有本發(fā)明的檢測機構(gòu)。
圖3是說明作為時間函數(shù)的室外蛇形管的溫度和室外空氣溫度的曲線圖，對應(yīng)于無阻塞的正常除霜情況;
圖4是說明處于阻斷狀態(tài)的作為時間函數(shù)的室外空氣溫度和室外蛇形管溫度的類似的曲線圖;
圖5是表示目前優(yōu)選的阻斷檢測機構(gòu)各基本部件的綜合流程圖;
圖6A至圖6C集中地包括目前優(yōu)選實施例的更詳細的流程圖;
圖7是說明關(guān)于除霜循環(huán)開始的室外空氣溫度和室外蛇形管溫度之間關(guān)系的曲線圖。
本發(fā)明在熱泵設(shè)備中提供一個關(guān)于檢測空氣流阻塞和阻斷風(fēng)扇條件的裝置和方法。目前優(yōu)選實施例利用以微處理機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，具有互補的傳感器和電控調(diào)節(jié)(膨脹)閥，最佳控制致冷劑流通過系統(tǒng)。為了說明本發(fā)明的原理，將敘述能夠提供加熱和致冷的熱泵系統(tǒng)。這種類型熱泵系統(tǒng)可適于加熱和冷卻商業(yè)及民用建筑。雖然，本發(fā)明的原理不限于商業(yè)和民用加熱和致冷應(yīng)用，但是，實際上卻適用于所有泵熱傳輸系統(tǒng)。
在說明最佳實施例之前，簡要地回顧一下制冷劑的循環(huán)過程可能是有幫助的。現(xiàn)在結(jié)合圖1中簡略說明的基本熱泵系統(tǒng)，敘述該循環(huán)。
熱泵循環(huán)利用蒸發(fā)的冷卻效應(yīng)降低一個熱交換器(蒸發(fā)器)附近的周圍溫度，它利用高壓高溫氣體的熱效應(yīng)升高另一個熱交換器(冷凝器)周圍的溫度。通過釋放致冷劑并把它(通常為液相)壓入低壓區(qū)使致冷劑擴展成氣體和液體的低溫混合的實現(xiàn)循環(huán)的過程。通常，這低壓區(qū)包括一個汽化蛇形管，例如，汽化蛇形管10。制冷劑混合物，一旦在汽化蛇形管10中，就受到要被冷卻的區(qū)域的高溫環(huán)境空氣的影響。從液體變到氣體的制冷劑的汽化，吸收環(huán)境空氣的熱，而由此冷卻它。
釋放制冷劑進入低壓汽化蛇形管通常由限制孔或閥門，通常稱為膨脹閥進行計量。今天，已經(jīng)有各種不同類型的膨脹裝置，從簡單地不可調(diào)節(jié)的毛細管到電可調(diào)的閥門，如，脈沖寬度調(diào)節(jié)閥。在汽化器蛇形管出口的制冷劑被壓縮機壓回到高壓狀態(tài)，由冷凝器16冷凝成液相，結(jié)果可以再次利用它。如果需要，可以包括儲液槽，如圖說明的那樣。在熱泵應(yīng)用中，如果系統(tǒng)運轉(zhuǎn)在供熱模式時，把高壓氣體冷凝成液體向周圍環(huán)境供熱。
考慮了致冷或者熱泵循環(huán)的基本原理之后，現(xiàn)在將敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。雖然本發(fā)明可以采用很多形式，但是，結(jié)合圖2敘述本發(fā)明，其中用20標號概略地表示熱泵系統(tǒng)。系統(tǒng)包括戶內(nèi)單元22，室中單元或恒溫器23和室外單元。戶內(nèi)單元包括室內(nèi)蛇形管或者熱交換器26和一個室內(nèi)風(fēng)扇28。室內(nèi)風(fēng)扇可以由可變速馬達30驅(qū)動。采用適當(dāng)?shù)墓艿澜Y(jié)構(gòu)固定室內(nèi)風(fēng)扇和室內(nèi)蛇形管，結(jié)果，風(fēng)扇強迫周圍空氣跨過室內(nèi)蛇形管，該速率由風(fēng)扇馬達的速度決定。
室外單元包括室外蛇形管或者熱交換器32和由適當(dāng)馬達36驅(qū)動的室外風(fēng)扇34。最好，室外單元包括一個保護的房屋，其包圍著室外蛇形管和室外風(fēng)扇。結(jié)果室外風(fēng)扇將驅(qū)動空氣跨過室外蛇形管以便改善熱傳輸。室外單元典型地可以裝有一個壓縮機38。
圖2表示的系統(tǒng)是一個所謂“熱泵”系統(tǒng)，因為可能利用它冷卻或者加熱，這是通過簡單地轉(zhuǎn)換室內(nèi)蛇形管和室外蛇形管的功能而得到的。在冷卻模式情況、室外蛇形管作為冷凝器，而在供熱模式情況下，室外蛇形管作為蒸發(fā)器。利用四通換向閥40轉(zhuǎn)換致冷模式和供熱模式。參考圖2，當(dāng)把四通閥轉(zhuǎn)換到冷卻位置(如圖所示)，室內(nèi)蛇形管作為冷凝器，而室外蛇形管作為蒸發(fā)器。當(dāng)把四通閥放置到供熱位置(另一位置)，則蛇形管的功能相反。
現(xiàn)在，優(yōu)選實施例利用一個電控膨脹閥42(EXV)。在目前的優(yōu)選的實施例中，膨脹閥是一個連續(xù)可變的(或遞增地變化)步進電機驅(qū)動的閥，用電可以把它調(diào)節(jié)到寬的范圍或者調(diào)節(jié)各種孔的尺寸或者閥門的各種孔徑，范圍從完全張開的孔到完全關(guān)閉的孔。雖然，可能用其它類型電控閥門進行控制本發(fā)明的系統(tǒng)，例如使用脈沖寬度調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)在優(yōu)選該步進電動機閥，因為它提供平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)，并且因為它不出故障。當(dāng)調(diào)節(jié)孔的大小時，步進電動機閥只需運動或者“循環(huán)”。這在典型的運轉(zhuǎn)順序過程期間，可能發(fā)生幾次(例如，每小時幾次)。相反，在整個運轉(zhuǎn)順序過程期間，脈沖寬度調(diào)節(jié)閥以高頻連續(xù)地循環(huán)。
現(xiàn)在優(yōu)選的系統(tǒng)是一個以微處理機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其從各種傳感器中收集數(shù)據(jù)，并且，它根據(jù)收集一牟數(shù)據(jù)，確定膨脹閥的正確設(shè)定。使用以同一個微處理機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，實現(xiàn)本發(fā)明空氣流阻塞和阻斷風(fēng)扇的檢測過程，下面將更詳細地給予敘述。更具體地說，現(xiàn)在的優(yōu)選實施例，分別使用3個互連的以微處理機為基礎(chǔ)的控制部件44、45和46，它們和室外單元24、室內(nèi)單元22、室中單元或恒溫器23相連。最好所有3個以微處理機為基礎(chǔ)的控制部件通過適當(dāng)?shù)耐ㄐ沛溌?8，例如并行或串行通訊鏈路，連在一起。室外控制件44部分地負責(zé)數(shù)據(jù)收集，而室內(nèi)控制部件46是負責(zé)開/關(guān)系統(tǒng)的循環(huán)，調(diào)制室內(nèi)風(fēng)扇速度，控制膨脹閥，起動/終止指令除霜循環(huán)、系統(tǒng)診斷以及實現(xiàn)阻斷風(fēng)扇和空氣流阻塞檢測過程。
以微處理機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)應(yīng)用許多傳感器，測量遍及系統(tǒng)各處的溫度。特別是，本發(fā)明有一第一溫度傳感器54，它測量由壓縮機38排出的致冷劑的排出溫度。一個第二溫度傳感器55，測量室外熱交換器32的溫度，一個第三溫度傳感器56，測量吸入熱交換器的環(huán)境空氣的溫度，其通過風(fēng)扇34的作用和室外熱交換器進行接觸。最好，使溫度傳感器56位于室外單元房屋的嵌入?yún)^(qū)，其遮住太陽光的直接照射，它可以位于在空氣流通路中，通過空氣和室外熱交換器32進行熱交換。除這些傳感器之外，系統(tǒng)還可以應(yīng)用一個第四溫度傳感60，它可裝在室中單元或恒溫器23中。如果需要，溫度傳感器62也可以包含在恒溫器32中。
當(dāng)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，可以預(yù)料，一定量的霜將開始產(chǎn)生在作為蒸發(fā)器的熱交換器上面。在熱泵應(yīng)用中，處于供熱模式時，室外蛇形管作為蒸發(fā)器。于是，在供熱模式時，汽化器蛇形管將逐漸產(chǎn)生積累的霜。反之，在冷卻模式時，室內(nèi)蛇形管將逐漸地產(chǎn)生積霜。在兩種情況下，由于積霜防礙最佳熱傳輸，便會降低系統(tǒng)的性能。本發(fā)明使用指令除霜裝置，其被設(shè)計成周期地熔化這些積累的霜。特別是，當(dāng)檢測到霜產(chǎn)生時(如下面討論的那樣)，循環(huán)地使四通換向閥40轉(zhuǎn)換到它的相應(yīng)位置，暫時地轉(zhuǎn)換室內(nèi)和室外蛇形管的功能。這使得熱被泵入到結(jié)霜的蛇形管中，融化產(chǎn)生的霜。
參考圖3，它表示比較正常指令除霜循環(huán)之前、之中、之后室外空氣溫度和室外蛇形溫度的曲線圖。該數(shù)據(jù)是室外溫度大約為20°F到30°F在熱泵為加熱模式情況下所得到的典型數(shù)據(jù)。在圖3的例子中，表示在除霜開始時室外空氣溫度和室外蛇形管溫度之間的溫度差是15°F。在除霜循環(huán)開始不久，室外蛇形管溫度升高到峰值，標定為70°F，此時除霜循環(huán)結(jié)束。如圖3所示。實際上，室外空氣溫度數(shù)據(jù)，由室外溫度傳感器56測量，是稍微與室外蛇形管溫度有關(guān)或者受其影響的。在測量接近每一次除霜結(jié)束時的室外空氣溫度時，該測量稍微偏高。實際上，室外空氣溫度可能是相對地恒定，測量溫度稍微偏高是由于室外蛇形管和伴隨每一次除霜循環(huán)相關(guān)的熱的連接元件剩余熱的耗散造成的。在耗散剩余熱之后，測量的室外空氣溫度回降到環(huán)境空氣溫度，如圖3所示。注意在除霜循環(huán)之間的時期，溫度差DTai顯示相對地恒定，在本例中在29°F的標準室外空氣溫度時，溫差范圍是大約10F°到15F°。這表示正常性能，其中空氣流通路和室外風(fēng)扇不受阻塞或者阻斷。
當(dāng)空氣流通路和室外風(fēng)扇變成阻塞或者阻斷時，我們發(fā)現(xiàn)室外空氣溫度和室外蛇形管溫度之間的關(guān)系呈現(xiàn)很大的差別。如圖4所示，在室外空氣溫度大約是22°F時，在阻斷室外風(fēng)扇狀態(tài)下，在每次除霜結(jié)束前后，有一個大的溫度差DTai(在本例中，該差別是大約42°F)，室外空氣溫度讀數(shù)穩(wěn)定地回到環(huán)境空氣溫度。大的溫度差可以標志空氣流阻斷或風(fēng)扇阻斷，它降低室外蛇形管有效地傳輸熱的溫度作用。除了這大的溫差外，還要注意到即使在除霜循環(huán)結(jié)束后，溫差不減小。在正常狀態(tài)，如圖3所示，除霜運作使霜融化并且由此減小溫度差。
本發(fā)明實現(xiàn)了計算機控制過程，在供熱模式時，其監(jiān)測室外空氣溫度和室外蛇形管溫度之間的溫差DTai。預(yù)編程邏輯識別同時產(chǎn)生的不正常高DTai和故障以便在除霜循環(huán)結(jié)束之后減少DTai。象將要詳述的那樣，本優(yōu)選實施例把阻斷風(fēng)扇或阻塞空氣流檢測系統(tǒng)及現(xiàn)有的指令除霜系統(tǒng)結(jié)合在一起。
參考圖5，說明本優(yōu)選阻斷檢測系統(tǒng)基本部件的概況。在圖5中用方框100表示正常裝置的運作。該方框?qū)ê线m的控制程序，用于操作電可控的膨脹閥42。作為正常運作的部分，控制裝置將周期地進行除霜程序，如開始的方框102所表示，除霜程序的具體步驟由方框104-110所示。本優(yōu)選實施例進行指令除霜，即只按需要進行除霜程序。為了防止濫用除霜程序，該裝置使用除霜鎖定計時器，其保證在二次除霜操作之間至少經(jīng)過37分鐘。因此，在步驟104，詢問鎖定計時器是否已經(jīng)過37分鐘。如果為否，使程序回到正常運作方塊100。如果鎖定時間期滿，使程序進入到步驟106，此時測試出是否需要進行除霜操作。利用傳感器56，獲得環(huán)境空氣溫度的讀數(shù)，進行上述測試。利用如此獲得的數(shù)值，根據(jù)圖7所示的數(shù)據(jù)進行查表或者直線方程計算，可以獲得標準溫差Dtp。圖7用圖解法表示關(guān)于給定室外空氣溫度Tair的標準溫差Dtp。在這一點上，用圖解表示的數(shù)據(jù)是典型實施例的典型值。最好，在工廠制造期間，根據(jù)該裝置的運行需要，對這些數(shù)據(jù)進行預(yù)編程。實際上，制造者可容易地確定標準溫差Dtp作為制造者啟動指令除霜循環(huán)的溫差。本優(yōu)選數(shù)據(jù)表示由方程Dtp＝0.0909Tair+12.91描繪的一條直線。
一旦通過查表或者計算達到了標準溫度差值，通過由室外空氣溫度減去室外蛇形管溫度就獲得了測量的溫度差，以便獲得一個測量的溫度差DTai。這個值相當(dāng)于上述圖3和圖4所表示的溫度差。在本優(yōu)選實施例中，該裝置利用DTai5分鐘內(nèi)的數(shù)值平均值。如果平均的DTai大于或等于標準的溫度差值Dtp，則需要除霜運作，而且程序進入到108步驟，開始進行除霜循環(huán)，反向通過換向閥40，然后終止，再返回到正常運作。相反地，如果不需要除霜，使程序返回到正常運作方框100。接著在步驟108除霜循環(huán)終止，在步驟110設(shè)置除霜鎖定計時器。在裝置中如果沒有本發(fā)明的阻斷風(fēng)扇和空氣流阻塞檢測裝置，通常使程序返回到正常運作方框100。然而，本發(fā)明提供一個空氣流檢測或阻斷風(fēng)扇程序，它在步驟112開始，并且包括114到124。如本文已經(jīng)采用的那樣，本文力圖用“阻斷風(fēng)扇”術(shù)語包括空氣流阻塞和阻斷，或者包括風(fēng)扇發(fā)生故障，其防止或降低蛇形管和周圍空氣之間的熱傳輸，并且不能通過除霜進行融化而清除。
在完成除霜循環(huán)以后，等待充分長的時間，使溫度穩(wěn)定，然后開始阻斷風(fēng)扇程序。因此，本實施例在步驟114，等待15分鐘后再進行該程序。接著，阻斷風(fēng)扇程序按下述進行，如果平均溫度差DTai(在步驟106獲得的讀數(shù))大于或等于預(yù)定的大數(shù)值(例如35°F)，那么存在潛在的阻斷風(fēng)扇的狀態(tài)。除了測試預(yù)除霜平均溫差外，該裝置還取得一些讀數(shù)，以便獲得二次除霜平均值DTaf。通過從室外空氣溫度減去經(jīng)過五次連續(xù)讀出的室外蛇形管的溫度，并且計算出平均值，就獲得了二次除霜平均值(這里計算平均值的方法與計算預(yù)除霜平均值DTai基本上相同)。如果二次除霜平均值DTai大于或等于預(yù)定的大數(shù)值(例如，35°F)，這也表示一個可能的阻斷風(fēng)扇狀態(tài)。為了檢修，在強迫關(guān)閉系統(tǒng)之前，本優(yōu)選的實施例，需要在阻斷風(fēng)扇測試的二個連續(xù)的周期內(nèi)找到可能阻斷風(fēng)扇的狀態(tài)。完成它的一種方法如圖5所示。在圖5中，當(dāng)可能有阻斷風(fēng)扇狀態(tài)存在時，設(shè)定風(fēng)扇阻斷標志。因此，如果在步驟116進行風(fēng)扇阻斷測試發(fā)現(xiàn)阻斷風(fēng)扇狀態(tài)存在，使程序進入到步驟120，測試風(fēng)扇阻斷標志。如果在前一循環(huán)期間設(shè)置了該標志，則程序進入到步驟124，系統(tǒng)關(guān)閉。相反，如果沒有預(yù)先設(shè)置標志，則進行步驟122，其把風(fēng)扇阻斷標志設(shè)置在TRUE(“真”)位置。因此，使程序又回到了正常運作方框100。另一方面，如果在步驟116風(fēng)扇阻斷檢測步驟，沒有發(fā)現(xiàn)阻斷風(fēng)扇狀態(tài)存在，則程序進到步驟118，此時清除風(fēng)扇阻斷標志。此后，程序返回到正常運作方框100。
通過跟蹤步驟116-124的邏輯，將知道，必須在二個連續(xù)的阻斷風(fēng)扇檢測周期發(fā)現(xiàn)阻斷風(fēng)扇的狀態(tài)，以便在步驟124關(guān)閉該系統(tǒng)。如果在第1次掃描發(fā)現(xiàn)阻斷風(fēng)扇狀態(tài)而在第2次掃描中沒有發(fā)現(xiàn)，則通過清除阻斷風(fēng)扇標志，在步驟118使得該系統(tǒng)保持運作。
考慮到前面的概述，參考圖6A-6C，詳細敘述本優(yōu)選阻斷風(fēng)扇檢測系統(tǒng)。圖6A在步驟200開始啟動，表示正常運行步驟(可在圖5的正常運作方框100中找到)的一部分。在步驟202預(yù)置初始參數(shù)后，在步驟204進行正常運行，選擇操作模式，即供熱/冷卻。然后，在步驟206，檢測運轉(zhuǎn)模式，確定是否選擇供熱模式和是否對系統(tǒng)設(shè)置定時(步驟208)，在步驟210使除霜鎖定計時器開始工作。如前面所述，本優(yōu)選實施例使用37分鐘鎖定計時器。此外，在步驟210，壓縮器38和外風(fēng)扇馬達36開始運轉(zhuǎn)。還有，打開電控膨脹閥(EXV)42到最后3個設(shè)定的平均值，此處它保持預(yù)置的初始時間。
在前述的部件運作后，程序進入到方框212，啟動室內(nèi)風(fēng)扇程序。室內(nèi)風(fēng)扇程序驅(qū)動馬達開啟室內(nèi)風(fēng)扇。如果使用變速馬達、可以利用室內(nèi)風(fēng)扇程序選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)扇速度，使所用的設(shè)備處于最佳狀態(tài)并且控制溫度。以后，在步驟214，把膨脹閥42的設(shè)置調(diào)整到最佳狀態(tài)。本優(yōu)選實施例利用由傳感器54得到的壓縮機出口的溫度來調(diào)節(jié)膨脹閥，一旦除霜鎖定時間周期滿，如步驟216所確定的那樣，使程序進入到218啟動除霜程序。為了比較，步驟216通常相應(yīng)于圖5的步驟104。在步驟218，分別通過傳感器56和55讀出室外溫度和室外蛇形管的溫度。利用這些讀數(shù)計算初始溫度差，在步驟220把它和預(yù)置溫度差DTp進行比較，利用上述的方法計算相應(yīng)于圖7所示的直線，或者查找含有圖7所示數(shù)據(jù)的圖表可以獲得DTp。如果計算值DTai大于或等于預(yù)置溫度DTp(在步驟222)并且計算的溫度差大于或等于預(yù)置的大的數(shù)值35°F(在步驟224)，那么，在步驟226開始進行阻斷風(fēng)扇檢測，另一方面，如果計算的溫度差不大于或者等于預(yù)置的溫度差，那么則不需要進行室外蛇形管的除霜，使程序進入到步驟228。如果計算的初始溫度差是大于或等于預(yù)定的溫度差而不大于或等于預(yù)置的大數(shù)值(35°F)，則不阻斷室外風(fēng)扇，但是可以要求除霜，由此，程序進入到步驟230。
如果不需要進行室外蛇形管除霜(步驟228)，則程序進入到步驟232。如果在這點上對系統(tǒng)沒有指令，壓縮機和室外風(fēng)扇在步驟234關(guān)閉，利用最后3次“ON”周期結(jié)束時刻的開孔、計算平均膨脹閥的開孔。在下次“ON”周期的初始時期使用時，省去這種評估計算(在步驟210)。在OFF周期(步驟236)，完全關(guān)閉膨脹閥以便隔離致冷劑。最后，使程序進入(步驟240)，關(guān)閉風(fēng)扇。于是，使程序返回到步驟206的進入點。
如果沒有發(fā)現(xiàn)阻斷風(fēng)扇狀態(tài)，而蛇形管需要除霜(步驟230)，則使程序進入步驟242，在此步驟，比較計算的初始溫度差DTai和預(yù)置的溫度差DTp，在大于5分鐘的時間內(nèi)，重復(fù)地測試。這樣作以便篩選掉假的讀數(shù)。在超過5分鐘的時間，如果DTai大于或等于DTp，則在步驟244存儲DTai，在步驟246開始啟動除霜程序。
在步驟226啟動阻斷室外風(fēng)扇測試，在步驟250，在大于5分鐘的時間間隔內(nèi)進行類似的試驗，確定DTai是否大于或者等于預(yù)置的大數(shù)值、如35°F。如果是，在步驟244存儲DTai，于是在步驟246啟動除霜程序。
在步驟252，繼續(xù)進行除霜程序，借助于重置除霜鎖定計時器的定時37分鐘。在步驟254設(shè)置另一計時器，最好為15分鐘，在除霜結(jié)束后，把它作為時間延遲，使溫度穩(wěn)定。接著在步驟256，在1分鐘期間，提取5個連續(xù)的室外空氣溫度和室外蛇形管溫度，獲得DTaf的平均值、代表最后的溫度差。即，DTaf＝(Tair-avg-Tcoil-avg)。
如果平均的最后溫差Dal或者最初的溫差值DTai大于或等于35°F，如步驟260確定的那樣，則程序進入到262，其測試一種標志，以便確定它是否第2次通過阻斷風(fēng)扇測試。如果是，阻斷室外風(fēng)扇測試計數(shù)器在步驟264被清除，在步驟266，表示阻斷室外風(fēng)扇狀態(tài)，而且在步驟268把信息顯示給房屋內(nèi)使用者(最好，在室內(nèi)恒溫器)，當(dāng)此完成時，壓縮機和室外風(fēng)扇關(guān)閉，把膨脹閥設(shè)置到完全關(guān)閉位置;把鎖定該系統(tǒng)直到檢修。在步驟270敘述它。當(dāng)此狀態(tài)存在時，該系統(tǒng)工作在緊急模式，如步驟272所示。在緊急模式時，開啟輔助電阻加熱器，因為加熱系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)閉。
如前所述，可以知道，本發(fā)明提供診斷不能由常規(guī)除霜進行處理的一類阻塞空氣流狀態(tài)和阻斷風(fēng)扇狀態(tài)的機構(gòu)。如前面說明的那樣，可能容易地把檢測系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的除霜程序結(jié)合起來。
在用本優(yōu)選實施例敘述本發(fā)明的同時，應(yīng)該知道，在沒有脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)及附有權(quán)利要求所要求的內(nèi)容，可以對其設(shè)計進行一定的修改。
權(quán)利要求
1.一種空氣流阻塞檢測方法，用于檢測室外熱交換器中的空氣流阻塞狀態(tài)，包括下述步驟第一次確定表示室外熱交換器和所述熱交換器周圍環(huán)境空氣之間溫度差的溫度差參數(shù)；當(dāng)溫度差參數(shù)超過預(yù)定數(shù)值時進行除霜循環(huán)；在完成除霜后第2次確定溫度差參數(shù)；如果第二次確定的溫度差參數(shù)超過預(yù)定數(shù)值則表示阻塞狀態(tài)存在。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，第1次確定溫度差的所述步驟包括確定表示室外熱交換器平均溫度的第1參數(shù)，確定表示室外熱交換器附近平均空氣溫度的第2參數(shù)、和使用所述第1和第2參數(shù)計算溫度差。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中第2次確定溫度差的所述步驟包括確定表示室外熱交換器平均溫度的第1參數(shù)，確定表示室外熱交換器附近平均空氣溫度的第2參數(shù)，和利用所述第1和第2參數(shù)計算溫度差的步驟。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，進行除霜循環(huán)的所述步驟包括確定表示圍繞所述熱交換器周期空氣溫度的空氣溫度參數(shù)和利用所述空氣獲得所述預(yù)定值溫度的步驟。
5.按照權(quán)利要求1的方法，還包括比較所述第1次溫度差和第2次溫度差，如果所述第2次溫度差基本上等于所述第1次溫度差，則阻塞狀態(tài)存在。
6.按照權(quán)利要求1的方法，還包括執(zhí)行鎖定計時器，以便限制進行所述的除霜循環(huán)。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中，與所述除霜循環(huán)進行步驟中相聯(lián)系地重置鎖定計時器，其中所述鎖定計時器通過所述設(shè)定過程至少在部分確定的預(yù)置時間內(nèi)，防止連續(xù)的進行除霜循環(huán)步驟。
8.按照權(quán)利要求1的方法，還包括在所述的除霜循環(huán)進行步驟和所述的第2次(除霜循環(huán))之間，進行預(yù)置時間延遲。
9.按照權(quán)利要求8的方法，選擇所述的預(yù)置時間延遲，以便在除霜循環(huán)之后使溫差穩(wěn)定。
10.按照權(quán)利要求8的方法，其中所述的預(yù)置時間延遲大約是15分鐘。
11.按照權(quán)利要求1的方法，還包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)，關(guān)閉風(fēng)扇。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述的熱交換器和壓縮機連在一起，用于泵壓致冷劑通過所述的熱交換器，并且，還包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)關(guān)閉壓縮機的步驟。
13.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述的熱交換器和膨脹閥相連，用于調(diào)節(jié)通過所述熱交換器的致冷劑流量，而且其中所述的方法還包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)關(guān)閉膨脹閥。
14.一種空氣流阻塞檢測方法，用于檢測室外熱交換器的空氣阻塞狀態(tài)，包括下述步驟第1次確定表示室外熱交換器和所述熱交換器周圍空氣之間溫度差的溫度差參數(shù);當(dāng)溫度差超過預(yù)定值時，進行除霜;在完成除霜循環(huán)以后，第2次確定溫度差;如果第2次確定的溫度差不是基本上不同于所述的第1次確定的溫差，則表示阻塞狀態(tài)存在。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其中第1次確定溫度差的所述步驟，包括確定表示室外熱交換器平均溫度的第1參數(shù)，確定表示室外熱交換器附近平均空氣溫度的第2參數(shù)和利用第1和第2參數(shù)計算溫度差的步驟。
16.按照權(quán)利要求14的方法，其中，第2確定溫差的步驟包括確定表示室外熱交換器平均溫度的第1參數(shù)，確定表示室外熱交換器附近平均空氣溫度的第2參數(shù)和利用第1及第2參數(shù)計算溫度差的步驟。
17.按照權(quán)利要求14的方法，其中進行除霜循環(huán)的步驟，包括確定表示所述熱交換器周圍空氣溫度的空氣溫度參數(shù)，利用所述空氣獲得所述預(yù)定值溫度的步驟。
18.按照權(quán)利要求14的方法，還包括設(shè)置鎖定計時器以便限制進行所述的除霜循環(huán)。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中，在相關(guān)的所述除霜循環(huán)步驟重置所述的鎖定計時器，其中所述的鎖定計時器通過重置過程，在至少部分預(yù)置值時間、防止連續(xù)地進行除霜循環(huán)步驟。
20.按照權(quán)利要求1的方法，還包括在所述除霜循環(huán)步驟和所述第2次(除霜循環(huán)步驟)之間設(shè)置預(yù)定時間延遲。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其中選擇所述的時間延遲，使除霜循環(huán)后的溫度差穩(wěn)定。
22.按照權(quán)利要求20的方法，其中所述的預(yù)定時間延遲大約是15分鐘。
23.按照權(quán)利要求20的方法，進步包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)關(guān)閉風(fēng)扇的步驟。
24.按照權(quán)利要求20的方法，其中，所述室外熱交換器和壓縮機相連，泵壓致冷劑通過所述的熱交換器，其中，還包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)關(guān)閉壓縮機的步驟。
25.按照權(quán)利要求20的方法，其中所述的室外熱交換器和膨脹閥相連，用于調(diào)節(jié)通過所述交換器的致冷卻劑流量，其中還包括響應(yīng)檢測阻塞狀態(tài)關(guān)閉膨脹閥的步驟。
全文摘要
一種用于熱泵的阻斷風(fēng)扇檢測系統(tǒng)及其方法。其中通過測量室外空氣溫度和室外熱交換器蛇形管溫度的差別檢測阻斷風(fēng)扇或阻塞空氣流狀態(tài)。如果在除霜循環(huán)結(jié)束后，檢測到很大的差別，或者沒有降低差別，并且這兩種狀態(tài)持續(xù)在多次除霜循環(huán)過程中，則表示存在阻斷狀態(tài)。把診斷系統(tǒng)和現(xiàn)有的指令除霜循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合在一起，則能夠檢測到不能通過除霜過程清除的外夾物質(zhì)，例如，殘留物、紙、碎片造成阻斷狀態(tài)。
文檔編號F25B47/02GK1107218SQ9411294
公開日1995年8月23日 申請日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月10日
發(fā)明者威杰·O·芭哈爾, 汗科·E·米萊特, 米基·F·希基, 汗治·M·樊姆, 格雷戈里·P·赫侖 申請人:科普蘭公司