專利名稱：制冷循環(huán)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用混合制冷劑的制冷循環(huán)，該混合制冷劑是由帶不同特性的幾種制冷劑混合而成的。
一般說來，一個空調機的傳統(tǒng)制冷回路是由多種元件組成的，例如壓縮機、冷凝器、減壓裝置伸縮調整器(expansion device)、蒸發(fā)器及類似元件組成，它們由一個冷卻劑管互相連接起來形成一個回路?？照{機的氣相制冷劑經(jīng)壓縮機壓縮通過制冷回路循環(huán)。因此在制冷回路中循環(huán)的該氣相制冷劑保持在一個予定的壓力范圍內。如果氣相制冷劑被過分壓縮以致于超出上述預定壓力范圍，則壓縮機將遭過載或者制冷回路遭到破壞或在制冷回路的連接部分發(fā)生制冷劑泄漏。為了避免發(fā)生這些問題，人們已嘗試了各種方法來防止制冷回路中的制冷劑被過分壓縮。
在傳統(tǒng)的制冷回路中，制冷劑的過壓多數(shù)是由負荷以及外部氣溫的快速波動引起的。因為在先有技術中采用一種flon(氟里昂)制冷劑，它對這些因素很敏感。也就是說，導致制冷劑的過壓的因素多數(shù)是外來因素。
最近，為了防止破壞所謂的臭氧層，例如，如日本專利公開的專利申請昭-54-2561中所揭示的，空調機利用一種混合制冷劑，該制冷劑至少由二種制冷劑成份組成，而不采用任何一種有害的制冷劑，該制冷劑的兩種成份不含氯化物，它們互相混合而具有預定的制冷劑特性。在該種混合制冷劑中，這些制冷劑成份具有不同的物理特性，諸如沸點及冷凝壓力等。
在使用該混合制冷劑的空調機內，制冷回路中制冷劑的冷凝壓力是隨著混合制冷劑中制冷劑成份的混合比的變化而不同。因此，為使空調機安全，有必要使混合制冷劑的混合比維持在一個固定值。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種使用混合制冷劑的制冷循環(huán)，該冷劑至少由二種不同特性的制冷劑成份組成，可防止該該混合制冷劑在制冷循環(huán)中的制冷回路內循環(huán)時被異常壓縮。
為了達到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的第一方面，含有多種不同特性的制冷劑的混合制冷劑在制冷循環(huán)中循環(huán)，該制冷循環(huán)包括的制冷回路至少包含一個壓縮機，一個冷凝器，一個減壓裝置和一個蒸發(fā)器。經(jīng)過壓縮機運行循環(huán)的混合制冷劑包括用于探測在制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的物理狀況的探測裝置；位于所述冷回路中，用于貯存制冷回路中液相制冷劑的存貯裝置；把存貯裝置中所存貯的液相制冷劑供應給制冷回路中的一個預定地點，在該處循環(huán)的混合制冷劑的壓力被減小的制冷劑供應裝置；用于調整通過制冷劑供應裝置的液相制冷劑數(shù)量的流量調整裝置；以及在經(jīng)探測裝置探測到的混合制冷劑的物理狀態(tài)的基礎上控制流量調整裝置的控制裝置；其中通過制冷劑供應裝置的液相制冷劑的流量是根據(jù)探測裝置探測到的物理狀態(tài)得到如此控制，以致在制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的物理狀態(tài)可集中在某一預定范圍內。
依據(jù)本發(fā)明第一方面的制冷循環(huán)，多種不同特性的制冷劑中的某些主要呈液相，它們按混合制冷劑的物理狀態(tài)存貯于有貯裝置中。因此，存貯在存貯裝置中的液相制冷劑根據(jù)探測裝置測得的制冷劑的物理狀態(tài)回流到制冷回路中的低壓部分。當液相制冷劑如上所述返回時，探測裝置探測制冷回路中混合制冷劑的物理狀況，并根據(jù)探測到的物理狀態(tài)控制流量調整裝置。利用該操作，在制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑可被轉換到一個預定范圍內，因此可防止制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑處于異常的高壓狀態(tài)。
當混合制冷劑至少由R-32(二氟甲烷)和R-125(五氟乙烷)組成時，制冷回路的壓力有過高的傾向，因此本發(fā)明更為有效實用。
當膨脹裝置被用作流量調態(tài)裝置，液相制冷劑以易于蒸發(fā)的狀態(tài)回流到制冷回路。
如果冷凝溫度作為混合制冷劑的物理量被測得，則溫度探測器可用來做為一種探測裝置這樣就可大大簡化結構。
如果位于壓縮機抽吸側的氣液分離裝置起到分離由存貯裝置供應的液相制冷劑的氣液分離作用的話，就可防止壓縮機的液體壓縮。
另外，如果冷凝器風扇的空氣流量在冷凝溫度的基礎上有所增加并受到風扇的控制的話，在制冷循環(huán)(空調機)的運行下的制冷劑狀態(tài)的物理變化可迅速，確定地集中于預定范圍內。
如果由探測裝置探測到的混合制冷劑的物理量是指混合制冷劑在低壓狀態(tài)下的溫度，就可更有效地掌握制冷回路的物理狀態(tài)。
如果與制冷回路低壓側的溫度低于預定溫度時，可控制增加制冷劑供應裝置內液相制冷劑的流量的話，則可利用一個簡單的溫度測量手段抵制壓力的異常增高。
當制冷劑供應裝置內混合制冷劑流量變化率(variationgradient)在一個預定或更長的時間內持續(xù)超過一個預定值時，制冷劑可能會從制冷回路中泄漏出去。在這種情況下，保護裝置為安全起見執(zhí)行其安全操作。由于該保護操作，壓縮機可能由于安全因素而停止驅動。該保護措施可通過增加制冷劑供應裝置內的液相制冷劑的流量而獲得。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一個制冷循環(huán)內由有幾種不同特性的制冷劑組成的混合制冷劑在內流通，該制冷循環(huán)包括一個制冷回路，該制冷回路至少包括一個壓縮機，一個冷凝器，一個減壓裝置和一個蒸發(fā)器，該混合制冷劑通過壓縮機循環(huán)，還包括用于探測制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的物理狀態(tài)的探測裝置；位于制冷回路中用于存貯制冷回路內從混合制冷劑變?yōu)橐合嗟囊夯评鋭┑拇尜A裝置；用于使存貯裝置內存貯的液化制冷劑再循環(huán)回制冷回路的制冷劑再循環(huán)裝置；和以探測裝置探測到的混合制冷劑的物理狀態(tài)為基礎的用于控制制冷劑再循環(huán)裝置的控制裝置，即控制液相制冷劑進入制冷回路的再循環(huán)是以探測裝置探測到的物理狀態(tài)為基礎的，因此在制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的物理狀態(tài)被集中在一個預定范圍內。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的制冷循環(huán)，存貯在存貯裝置中的液相制冷劑根據(jù)探測裝置探測到的混合制冷劑的物理狀態(tài)回流到制冷回路的任何位置，而再循環(huán)不論是低壓還是高壓位置。當液相制冷劑如上所述發(fā)生回流，探測裝置則探測制冷回路中混合制冷劑的物理狀態(tài)，并根據(jù)探測到的物理狀態(tài)使制冷劑回流，從而使循環(huán)于制冷回路中的混合制冷劑可集中在一個預定的范圍內。因此，可防止制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的異常增加。
當混合制冷劑至少由R-32(二氟甲烷)和R-125(五氟乙烷)所組成時，制冷回路中的壓力往往會傾向于過高，因此本發(fā)明更有效實用。
如果制冷劑再循環(huán)是設計用來引導存貯在存貯裝置中的液相制冷劑流向氣液分離裝置的瓶頸部分(直徑減小部分)，則位于瓶頸部分的制冷劑壓力被減小，從而使存貯于貯液器內的制冷劑一定會回流到制冷回路中去而無需任何驅動力。另外，如果減壓部分被設計成具有更小直徑，則整個結構可進一步簡化。


圖1為本發(fā)明一個實施例的空調機制冷回路的示意圖(制冷循環(huán))；圖2為圖1所示制冷回路中所用貯液器的縱載面圖；圖3為制冷劑溫度與外部氣溫的關系說明圖4為表示根據(jù)本發(fā)明空調機的第一控制過程的控制過程流程圖；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明空調機的第二控制過程的流程圖；圖6為表示根據(jù)本發(fā)明空調機的第三控制過程的流程圖；圖7為表示根據(jù)本發(fā)明空調機的第四控制過程的流程圖；圖8為表求根據(jù)本發(fā)明空調機的第五控制過程的流程圖；圖9為本發(fā)明第二實施例的一個本部分的橫截面圖；圖10為表示本發(fā)明第三實施例的橫截面圖；圖11為本發(fā)明空調機的控制回路簡要示圖；圖12為本發(fā)明空調機實施例的一個透視圖；下面將參照附圖詳述本發(fā)明的最佳實施例。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的利用制冷循環(huán)的家用空間調機的透視圖。這類空調機包括一個放在室內的用戶部件A(即室內部件“A”)和放在室外的一個熱源部件B(即戶外部件“B”)，二者經(jīng)由一個制冷管300連接在一起。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的空調機制冷回路的示意圖。通過制冷回路循環(huán)的一種混合制冷劑將在描述制冷回路本身之前首先予以描述。
作為制冷劑使用的一種混合制冷劑至少含有如沸點、冷凝壓力之類等不同特性的制冷劑成份。換句話說，該混合制冷劑可為二組分系，三組分系或四組分系。
作為一種三組分系的混合制冷劑，它使用由52Wt％的R-134a(三氟乙烷)和25wt％的R-125(五氟乙烷)以及23wt％的R-32(二氟甲烷)混合而成R-407?？偟膩碚f，R-134a的沸點為-26℃，R-125的沸點為-48℃，而R-32的沸點為-52℃。在該混合比中，混合制冷劑的沸點和冷凝壓力分別維持在-43.9℃和18.66bars。在這樣配制的混合制冷劑中，沸點低于R-134a的R-32和R-125在室溫下迅速蒸發(fā)。而R-134a則趨于保持液相。當混合制冷劑中的某一種(R-134a)制冷劑組分在制冷回路中保持液相時，則循環(huán)在制冷回路中的混合制冷劑的混和比變化很大，以致很難使制冷循環(huán)完全達到其最初預計的制冷效果。
特別是，當制冷回路中的R-134a(即具有高沸點的冷凍組分)減少時，制冷回路中低沸點冷凍組分的氣壓增加，致使制冷回路中可能產生過高壓力。
在二組分系的混合制冷劑情況下，該混合制冷劑使用R-410A和R-410B，R-410A是由50wt％的R-32和50wt％的R-125混合而成，它的沸點是-52.2℃，露點是-52.2℃，冷凝壓力是27.30bars。R-410B是由45wt％的R-32和55wt％的R-125混合而成，它具有與R-410A相似的特性。
現(xiàn)在預定條件下，把具有上述組分的混合制冷劑和傳統(tǒng)的單一制冷劑如HCFC-22作比校，得出下列結論特定條件下，壓縮機的排放溫度對于HCFC-22為66℃，而對于R-140A則等于73.6℃；對于HCFC-22的冷凝壓力為17.35bars，而對于R-140A則為27.30bars。對于HCFC-22的蒸發(fā)壓力為6.76bars，對于R-140A則為10.86bars。因此，在整個制冷回路中，混合制冷劑(即R-410A)的溫度和壓力都比傳統(tǒng)單一制冷劑(即HCFC-22)為高。
另外，假如混合制冷劑含有R-410A和R-410B，則混合制冷劑的制冷劑組分沒有什么變化，這是因為混合制冷劑的這些組分的沸點沒有實質的差別，因此無需考慮由制冷劑的組成不同而引起的溫度波動。
下面將描述圖1所示的空調機的制冷回路。
圖1所示空調機的制冷器回路包括壓縮機1，一個四通閥門2，一個室內熱交換器3，一1作為減壓裝置4的伸縮調整器(電磁閥門)，一個室外熱交換器5，一個蓄熱器(accumulator)6，它們由一條制冷管互相連接起來。
依據(jù)四通閥的轉換位置以及電磁閥4的開/關操作，可有選擇地確定由壓縮機1排放到制冷回路的制冷劑的流向，如分別由一條帶箭頭的實線(冷卻循環(huán))，帶箭頭的虛線(加熱循環(huán))以及帶黑點的箭頭(除霜循環(huán))所表示的。在冷卻循環(huán)里，位于回路室外側的熱交換器5用作一個冷凝器，而位于回路室內側的熱交換器3用作一個蒸發(fā)器。在加熱循環(huán)中，室內熱交換器3用作冷凝器而室外熱交換器5用作蒸發(fā)器。在除霜循環(huán)(在加熱操作期間)，如果情況要求電磁閥10開啟，由壓縮機1釋放出來的一部分高溫制冷劑被導入室外熱交換器5以提交室外熱交換器5的溫度。在該操作下，室外熱交換器5的溫度增加，當除霜操作充分起作用(例如當室外氣溫極低)或當結霜進展嚴重，結霜進程由于執(zhí)行一個反向的除霜操作，(由實線箭頭表示)而受到抑制。
圖11所示為本發(fā)明的空調機的控制回路。如圖11所示的控制回路在其中心，用點劃線分為二個控制回路。圖11左側的回路是一個用于室內側裝置“A”(見圖1)的控制回路。圖11右側的另一個回路是由一個用于室外側裝置“B”的控制回路。二個回路由電力線100和一條控制線200彼此連接一在起。
室內側裝置A配有一個整流電路111和一個用于電動機的供電電路112，一個用于控制的電源電路113，一個電動機驅動電路115，一個開關板117，一個接收器電路118a，一個顯示板118以及一個瓣膜電動機(flap motor)119。
整流電路111整流和平滑通過插頭110a供應的交流電壓(100伏)，用于電動機的供電電路112調整一直流電壓，該直流電壓從電動機驅動電路115到直流葉片電動機116以產生10到36伏的電壓。電動機驅動電路115根據(jù)從微機114發(fā)出的信號控制加到直流葉片電動機116定子繞組的供電時間，從而控制吹入要進行空調房間的空氣量。
用于控制的供電電路113產生5伏的直流電壓加到微機114。另一方面，電動機驅動電路115響應微機114產生的信號控制直流葉片電動機116定子繞組的供電開關時間，該信號是以直流葉片電動機116的旋轉位置信息為基礎的。開關板117固定安裝在室內側裝置A的操作面板上，開關板117配有開/關鈕和試運行鈕等。這些元件的開關狀態(tài)由微機114通過鍵掃描操作接收。接收器電路18a接收由一個無線遙控器160提供的遙控信號(如，一個開/關信號，一個冷卻/加熱轉換信號，一個室溫設置信號或類似信號)，然后被解調并傳送到微機114顯示板118根據(jù)微機114傳來的信號動態(tài)接通LED以顯示空調機的運行狀況。另一方面，在室內熱交換器7內的瓣膜電動機119經(jīng)調整使其為移動瓣膜以改變由風扇吹出來的空氣的方向而起作用。
此外，控制電路還配置了一個用于測量室溫的室溫傳感器120，一個用于測量室內熱交換器溫度的熱交換器溫度傳感器121，一個用于測量室內濕度的濕度傳感器122。因此這些傳感器內的側得值須經(jīng)模數(shù)(A/D)轉換，然后加到微機114。微機114根據(jù)這些輸入信息(接收信息)執(zhí)行運算以通過串聯(lián)電路123和終端板V3傳送一個控制信號到室外裝置B來設定四通閥和壓縮機1的驅動容量(功率)。三端雙向可控硅開關126和熱繼電器127由微機114通過一個電動機124控制，以便逐步控制要加到空調機干燥循環(huán)(用于冷卻操作的制冷循環(huán)的一種狀態(tài))中重復加熱的加熱器125上的電功率。
標號130代表一個外部ROM，該ROM存貯表示空調機類型和特性的特定數(shù)據(jù)。當插頭110接上到插座，加上功率而使微機114啟動之后，這些數(shù)據(jù)立即從外部ROM中被取出。微機114直到這些特定數(shù)據(jù)已完全從外部ROM取出才可執(zhí)行從無線遙控器160輸入命令并探測其開關鈕或試驗驅動鈕的狀態(tài)(它的操作將稍后再作描述)。
下面將參照圖11描述室外裝置B的控制電路。
室外裝置B內的終端板V′1，V′2和V′3分別與室內裝置a的終端板V1，V2和V3相連接。圖11中，標號131代表并行連接于終端板V′1，V′2上的變阻器；標號132代表一個嘈聲濾波器；標號134為一個振流圈；標號135為一個倍壓整流電路；標號136為一個嘈聲濾波器。
另外，圖11中標號139表示一個串聯(lián)電路，用于分配從電力線經(jīng)終端板V′3來的由室內裝置供給的控制信號，經(jīng)分配的信號被傳遞到微機141。標號140表示一個電流探測器，它用于探測經(jīng)電流變換(C.T.)供應到室外裝置B上的電流，并將該電流轉換為一個用于微機141的信號。標號142表示一個用于產生微機141的運行電源的恒定電源電路，標號138表示一個三相變換器電路，用于根據(jù)來自微機141的控制信號控制加到壓縮機1上的電源來調整壓縮機1的驅動容量(功率)。該三相變換器電路138有六個電功率晶體管以三相橋式加以連接。標號143表示用于驅動制冷循環(huán)中壓縮機1的電動機部分；標號144表示用于探測壓縮機1所釋放的制冷劑溫度的釋放側溫度傳感器；標號145表示一個風扇電動機以便為吹出空氣到室外熱交換器，而空氣的速度分三個階段(三級)控制而配置。如上所述，四通轉換閥3和電磁閥10被設計用來轉換制冷循環(huán)的制冷劑路線。
另外，用來探測室外溫度的室外溫度傳感器配置于室外裝置B上以使鄰近進氣口，以及用于探測室外熱交換器溫度的熱交換器溫度傳感器149固定到室外熱交換器上。這些溫度傳感器148，149所得到的探測值經(jīng)受A/D轉換并加到微機141。
此外，標號150表示一個外部ROM，其作用與室內裝置A上的外部ROM130相似。室外裝置B上的特定數(shù)據(jù)與外部ROM130上的一樣，并存貯于ROM150中，標號F表示用于室外裝置B和室內裝置A內的每一個控制電路上的保險絲。
每一微機114，141(即控制裝置)均設計成有一個事先存入程序的ROM，一個存放參考數(shù)據(jù)的RAM，以及一個用來操作程序的CPU。該ROM，RAM和CPU均組裝在同一機殼內(可用intel公司生產的intel87c196 MC(Mcs-96系列)或類似產品)。
再回到圖1，下面將描述每一個制冷電路的構造。
室內熱交換器3和室外熱交換器5分別配有風扇3a和5a以執(zhí)行室外空氣或室內空氣與制冷劑之間的熱交換操作。風扇3a和5a均設計成各自空氣流量可調，和例如為響應來自控制單元21的信號，風扇3a和5a可將其空氣流量切換到三級流量中任一級(即低流量，中間流量和高流量)。
冷卻循環(huán)中，四通閥2允許制冷劑按圖1實線箭頭所指示的方向流動；而在加熱循環(huán)中，四通閥2允許制冷劑按圖1虛線的箭頭所示方向流動。按上述方式轉換四通閥2，制冷劑的通路就可以在制冷循環(huán)和加熱循環(huán)之間被切換。
一個貯液器14置于蓄熱器6和四通閥2之間。如圖2所示，在貯液器14內，貯液器主體15的上部與制冷劑入口管16相連，而主體15下部與液體出口管17相連用于釋放存貯于貯液器主體15底部的液相制冷劑。此外，向上延伸的氣體出口管18與貯液器14相連，氣體出口管18的管端通過氣液分離板19面對著制冷劑入口管16。在如此結構的貯液器14內，氣相的制冷劑被引入蓄熱器6，存貯在貯液器14內的液相制冷劑通過液體出口管17從貯液器14排放。
液體出口管17與液化制冷劑回流回路20相連接用于使液化的制冷劑經(jīng)控制閥13和毛細管12回流到蓄熱器6。
控制閥13利用一個步進電動初來調整它的開度。步進電動機根據(jù)來自控制裝置21的脈沖信號變換它的旋轉角。該旋轉角響應來自控制單元21的脈沖信號而在256步上受控變化。
控制裝置21包括圖11所示的上述微機114和141，它控制整個制冷回路。蓄熱器6與貯液器14幾乎完全一樣，正如將要從也會出現(xiàn)在表明本發(fā)明第二個實施例的圖9中看到的。即如圖9清禁顯示的，蓄熱器6是由一個蓄熱器主體29，一個液體出口管31和一個氣液分離板33所組成，而存貯在蓄熱器6中的氣態(tài)制冷劑從氣體出口管51通過液體出口管31被導入壓縮機1的吸入側。
另一方面，如上所述，制冷器回路配有處于適當位置上的溫度傳感器(探測器)和混合比探測器以獲得探測信號，該探測信號被送往控制裝置21。在本實施例中，當熱交換器3，5用作冷凝器時，溫度探測器或傳感器T1、T2是分別用來探測室外熱交換器5以及室內熱交換器3的出口側的相應制冷劑溫度的。
此外，用于探測制冷劑溫度的溫度探測器或傳感器T3位于壓縮機1的排放側，而另一個溫度探測器或傳感器T4則位于四通閥2和室內熱交換器3之間的低壓側用于探測制冷劑溫度。這些探測信號被輸入到控制單元21。本發(fā)明的制冷循環(huán)中，通過利用這些溫度探測器或傳感器T1和T2探測制冷劑的溫度，可間接探測到混合制冷劑混合比異常或制冷回路中的異常高壓。而且，溫度探測器T1和T2被放置在熱交換器3，5的出口端是為了配合探測用于冷卻和加熱循環(huán)的制冷劑溫度。
另外，一個混合比探測器W1位于四道閥2和壓縮機1之間以直接探測流經(jīng)制冷回路的混合制冷劑的混合比，并將它的探測信號傳送到控制單元21。用于探測外部溫度的溫度探測器Ta被裝在室外熱交換器5的旁邊，它的探測信號被輸入到控制裝置21。
在收到來自溫度傳感器，即探測器T1，T2，T3和T4的探測信號，控制裝置21把這些探測信號值和由外部氣溫傳感器或探測器測得的外部氣溫值加以比較計算，并判斷制冷劑的溫度是否高于一個預定的溫度。如上所述的，把制冷劑溫度與外部氣溫相比較的原因在于僅依據(jù)制冷劑溫度很難判斷制冷劑是否被過分壓縮(即處于過分高壓狀態(tài)下)。這是因為正如從圖3顯而易見，制冷劑溫度對外部溫很敏感。當制冷劑溫度高于預定溫度時，為了防止制冷器回路內的制冷劑被過分壓縮，向控制閥13輸出一定數(shù)量的脈沖信號以打開控制閥增大控制閥13的開度。同樣，一旦接到混合比探測器W1的探測信號后，控制裝置21開始就探測信號展開必要的運算，并向控制閥13供以單一脈沖信號以打開或關閉控制閥門，因此高沸點的制冷劑的混合比在必要時是一個常數(shù)。
制冷劑混合比探測器包括用于測量制冷凍回路內液相混合制冷劑聲速的一個聲速測量裝置；用于測量混合制冷劑溫度的一個溫度計，和用于測量混合制冷劑壓力從而可靠測得制冷劑密度的壓力計。混合制冷劑的混合比的測量方法并不只限于這一種，它可以以制冷劑的重力，蒸發(fā)溫度或類似的物理量的變化為基礎的方法?；旌媳忍綔y器在日本專利申請平-7-304298中有詳細描述。
混合比探測器包括一個微計算，該微機中表示速度，溫度和壓力關系的數(shù)據(jù)被編程，并在輸入混合制冷劑的速度，溫度和壓力的測量值時，該微機便執(zhí)行計算處理以在顯示裝置上顯示該混合制冷劑的密度(組成比例)并將該數(shù)據(jù)傳送到微機141。
對于由溫度傳感器或探測器T1，T2，T3，T4以及混合比探測器W1提供的探測數(shù)據(jù)，在本發(fā)明的制冷循環(huán)中并非所有的探測信號都有用。下面將澄清制冷循環(huán)控制過程，為控制控制閥13可用一個或二個必要探測信號。
根據(jù)下面的控制過程將描述一種控制方法。
處于冷卻循環(huán)中的圖1所示制冷回路內，圖1所示的四通閥2置于實線所示的操作位置，制冷劑循環(huán)順序通過壓縮機1，室外熱交換器5，減壓裝置4，室內熱交換器3，四通閥2，貯液器14和蓄熱器6。另一方面，在加熱循環(huán)期間，四通閥2處于圖1所示虛線的操作位置，同時制冷劑順序通過壓縮機1，室內熱交換器3，減壓裝置4，室外熱交換器5，四通閥2，貯液器14和蓄熱器6，循環(huán)。
在貯液器內，混合制冷劑被分為氣相和液相，以致液化的混合冷凍劑被存同在貯液器14的底部，而氣態(tài)的混合制冷劑則通過氣體出口管18加到蓄熱器6。其結果是，只有液化的混合制冷劑被存貯在貯夜器14內。因此，具有較高沸點的制冷劑主要被存貯在貯液器14內作為液相制冷劑，因為低沸點的制冷劑組分趨于從貯液器14中蒸發(fā)。
另一方面，在制冷回路中，由于在熱交換器3，5內的具有較高沸點的制冷劑組分往往會先于低沸點制冷劑組分液化，故就會有混合制冷劑混合比發(fā)生變化的情況?；旌媳鹊淖兓ǔ？梢轮评浠芈返漠惓８邏?。因此，為防止回路中的異常升壓，執(zhí)行下列控制過程。
為了說明清楚起見，下列敘述中代表相應溫度傳感器或探測器以及混合比探測器的標號同時也用來代表由此產生的探測信號。例如，標號T1同時表示由溫度傳感器或探測器T1探測到的溫度值。
(控制過程1)如圖4所示，當該控制過程開始時，控制裝置21在步驟S1判斷是否經(jīng)過了預定的時間周期。如果斷定預定時間已經(jīng)過去，則過程進到步驟S2以開始接收混合比探測信號。上述預定時間周期是指穩(wěn)定制冷回路中制冷劑狀態(tài)所需時間，可設定為30秒，1分鐘之類似。
在步驟S2中，接收來自混合比探測器W1的探測信號，用以測量冷凍劑的混合比，然后過程進到步驟S3。
在步驟S3中，判斷如此確定的高沸點制冷劑組分的混合比是否低于預定值α。如果該混合比低于預定值α，則過程進到步驟S4以輸出單一開閥脈沖信號到控制閥13，致使控制閥13根據(jù)測量值開啟一個規(guī)定的開度。在步驟S4通過開啟控制閥13，貯存在貯液器14內的高沸點制冷劑經(jīng)毛細管12和蓄熱器6流向壓縮機1的抽吸口部分(低壓側)的供應量增加，由此使制冷回路循環(huán)的混合制冷劑的混合比維持在一個預定值。其結果是，可以防止由于制冷劑混合比變化而帶來的異常高壓即制冷劑的異常提升壓力。而且，可維持混合制冷劑的最佳混合比，并可同時維持制冷劑的高驅動效率穩(wěn)定性。其后，過程進到返回步驟。
在步驟S3中，如果由混合比探測器W1測得的混合比W1不低于預定值α，則過程進入步驟S5判斷混合比W1是否高于預定值β。如果混合比W1高于預定值β，則過程進到步驟S6輸出一單一閥關閉脈沖信號到控制裝置21以關閉控制閥13。如果混合比W1不高于預定值β，過程進到返回步驟從而回到圖4所示開始步驟。預定值α和β被設定在一個允許范圍內以防止控制閥13發(fā)生振蕩。為了防止發(fā)生這樣的振蕩，混合比探測器W1可配置一個預定非敏感區(qū)。
(控制過程2)圖5所示流程圖中，當控制過程開始時，在步驟S11判斷是否過了預定時間周期。如果已過了預定時間周期，過程便進入到步驟S12開始接收混合比探測信號。在步驟S12，開始接收表示熱交換器5，3的出口端探測溫度T1、T2的探測信號T1、T2。然后進到步驟S13。
另一方面，在步驟S13，如果探測溫度T1或T2高于預定溫度Te，則判斷制冷回路中循環(huán)的制冷劑的混合比超過預定值，于是過程進入到步驟S14。
在步驟S14，控制閥13開啟一個預定打開度(提供一預定數(shù)量的閥門開啟脈沖信號)以象控制過程1一樣把貯液器14內存貯的高沸點制冷劑導回到蓄熱器6。如上所述，根據(jù)從冷凝器出口端溫度估算的制冷劑的混合比校正控制閥門13的開/關比，從而可簡單而可靠地控制通過冷回路循環(huán)的混合制冷劑的混合比。此后，過程進到返回步驟另一方面，在步驟S13，如果測得溫度T1或T2不高于預定的溫度Te，則過程進到步驟S15，判斷測得溫度T1和T2是否低于預定溫度Tb。
在步驟S15中，如果測得溫度T1和T2低于預定溫度Tb，則過程進入到S16像控制過程1一樣關閉控制閥。如果測得溫度T1、T2不低于預定溫度Tb，則過程進到返回步驟。
(控制過程3)如圖6所示控制過程3中與控制過程1，2相類似，根據(jù)溫度探測器T1或T2的探測信號值是否高于預定溫度Ta的判斷結果從步驟S21到S23來判斷制冷回路的異常高壓。如果判定制冷回路的異常高壓，則過程進入到步驟S24。
在步驟S24中，判斷控制冷凝器5(冷卻循環(huán)期間為室外熱交換器5，加熱循環(huán)期間為室內熱交換器3)的風扇5a(或熱循環(huán)中的風扇3a)是否只被驅動過一次。如果它們仍未被驅動，則過程進到步驟S25驅動風扇5a。
在步驟S25，通過驅動冷凝器5的風扇5a，改善了冷凝器5的冷卻效率，促進了制冷劑的液化從而抑制了制冷回路的高壓。
在風扇的控制運行中，當已驅動風扇5a時，在步驟S25中將以高速再次驅動風扇5a。例如，如果風扇5a可以低，中，高三檔速度驅動，則正以低速運行的風扇5a可以以中或高速驅動。在加熱循環(huán)中，室內熱交換器3用作為冷凝器，如果風扇3a仍未被驅動，則風扇3a可以低或中速驅動。
在步驟S26，判斷經(jīng)過的預下時間是否在風扇驅動控制之后，如果預定時間已過，則過程返回步驟S23以判斷溫度探測器T1或T2的探測信號值是否再次高于預定溫度Ta。即是，判斷風扇驅動控制步驟S25下的制冷回路內的異常高壓是否已降低。當判斷制冷回路內的異常高壓仍然維持時，過程進入到步驟S24。在這種情況下，如果風扇已被驅動過一次，則過程進到步驟S27，以象控制過程1，2一樣控制要打開的控制閥13。
如上所述，在本發(fā)明的制冷循環(huán)中，風扇3a，5a和控制閥13上實行二階段控制操作有下列原因。制冷劑溫度的增加并不必須以制冷劑的混合比的變化為基礎，因此制冷劑溫度的某些增加可通過冷凝器的風扇3a，5a得到抑制。而且當風扇3a，5a無法降低制冷劑的溫度時，制冷回路的高壓也可得到控制。
在步驟S23，如果溫度探測器T1或T2的探測信號值T1或T2不大于預定溫度值Ta，則過程進到步驟S28和S29實施象控制過程2中S15和S16步驟一樣的控制。
(控制過程4)如圖7所示，控制過程4與圖5中所示的控制過程2基本相似，它與控制過程2的差別在于制冷回路低壓側檢測的是溫度探測器T4的溫度而不是T1、T2的溫度。即在步驟S32中，被測溫度信號T4是由放置在制冷劑回路低壓側的溫度探測器T4測得的。在步驟S33中，判斷溫度T4是否高于預定值Tc，若步驟S33判斷T4高于Tc，則過程進到步驟S34，打開控制閥13，并將貯存在貯液器14中的高沸點制冷劑組分送回到壓縮機1的低壓側。如上所述，根據(jù)制冷回路低壓側的溫度，估算制冷劑的混合比，再根據(jù)估算出的制冷劑混合比控制控制閥13的開/關比。從而，通過一個簡單的溫度測量，就能防止由制冷回路產生的異常高壓。若在步驟S33中，T4低于預定值Td，則過程就進入到步驟S36關閉控制閥13。
(控制過程5)在控制過程5中如圖8所示，從步驟S41到S44，以及步驟S48和S49，制冷回路的異常高壓是以探測溫度值T4為基礎作出判斷來控制控制13的開啟和關閉的，與圖7所示控制過程4相類似。
控制過程5的特點在于它的一系列步驟S45，S46和S47。即在步驟S44打開控制閥13之后，在步驟S45檢測控制閥13開度變化率M，然后判斷變化率M(在此期間輸出閥門開度脈沖信號)是否超過預定的固定值Mo。
在步驟S46，判斷變化率M是否在一個預定的時間內繼續(xù)超過固定值Mo。若在預定時間內如30秒內，變化率M繼續(xù)超過M0，過程就進到步驟S47執(zhí)行保護操作。換句話說，當預定的時間已結束時，控制閥13的開度變化率M(在此期間內輸出閥門開度脈沖信號)超過了固定值Mo，就可估計冷冰劑從制冷回路中泄漏了。在這種情況下，控制裝置21就執(zhí)行保持操作，例如停止壓縮機1的運行從而停止制冷回路的運行以確保安全。此外，控制裝置21同時發(fā)出一個用于檢查制冷回路的報警信號。保護操作可通過把控制閥13完全打開來執(zhí)行。
這里我們將控制閥13的打開和關閉操作方式與空調機的整個運行聯(lián)系起來加以敘述。
作為熱循環(huán)中，當外部氣溫低時，回路為達到高效運行，在一個預定時間周期內將控制閥13完全打開。在除霜循環(huán)中，為縮短除霜時間，執(zhí)行該操作時控制閥13全關。此外，當制冷循環(huán)在停了較長時間后重新啟動時，控制閥13在預定時間內全關以改善制冷循環(huán)的啟動特性。
下面將參照圖9描述本發(fā)明的第二實施例。
本發(fā)明的第二實施例，不同于圖1所示的第一實施例，其差別在于再循環(huán)機構27中的液化制冷劑回流回路20中即無控制閥13也無毛細管12。
如圖9所示，再循環(huán)機構27中，收蓄器6的進口管23與貯液器14的氣體出口管18相連。入口管23與設計成瓶頸狀的減壓部分25一起構成用作調節(jié)機構。將入口管23的減壓部分25設計成象文邱里管型具有較小直徑，狀如瓶頸，也可將其設計成帶一個孔板。
在用作調節(jié)機構的減壓部分25內設定一個要在該機構內產生的負壓值，使得有貯在貯液器14中的液化制冷劑沒有動力和驅動機構的情況下，以預先確定的量回流到制冷回路中去。換句話說，利用在進口管23的減壓部分25中放置一適當?shù)呢搲褐?其值可通過試驗事先獲得)，就可使在制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的某一組份的混合比維持不變。
按圖9所示本發(fā)明的第二實施例，制冷回路中混合制冷劑的混合比(即某種制冷劑組分混合比)保持不變，因此就能在制制冷劑回路內防止由于混合比變化而造成的制冷劑壓力的異常增加。此外，本發(fā)明的制冷循環(huán)中，制冷劑混合比的初始適當值維持不變，因此就有可能使制冷循環(huán)以其最高效率運行并保持制冷劑的安全。
此外，在本發(fā)明的第二實施例中，與圖1的第一實施例相比，不再需要任何混合比探測器，溫度傳感器或探測器以及根據(jù)這些控制器測得的信號進行控制操作的控制裝置，從而簡化了第二實施例的結構。
與貯液器14相似的蓄熱器6包括一個蓄熱主體29，一個液體出口管31，以及一個氣液分離板33，它把從氣體出口管31排放的氣態(tài)制冷劑送到壓縮機1的抽吸端。因此，壓縮機1將所供給的制冷劑在壓縮部分41中進行壓縮，然后通過電動機部分43的間隙45到達出口處47，再排放到制冷回路。
本發(fā)明不局限于上述實施例，而是可作不脫離本發(fā)明的主題的各種修改而。
例如，在圖1所示制冷回路中，也可以只使用溫度探測器T1T2T3T4中的一個及混合比探測器W1。換句話說，可以根據(jù)任意一個探測信號來控制控制閥13。
此外，毛細管27b也可如圖10所示插入到再循環(huán)機構27中去以施加負荷。在這種情況下，就能避免再循環(huán)機構27中發(fā)生夜體的倒流。
本發(fā)明涉及的制冷循環(huán)，它的應用領域不僅限于空調機。換句話說，本發(fā)明適用于任何使用制冷循環(huán)的設備。例如本發(fā)明可應用于冰箱，大型空調機以及預制冰箱等。
權利要求
1.一個制冷循環(huán)，其內由具有不同特性的多種制冷劑組成的混合制冷劑，該制冷循環(huán)包括的制冷回路至少包括一臺壓縮機，一個冷凝器，一個減壓裝置以及一個蒸發(fā)器，混合制冷劑通過壓縮機的運行來循環(huán)，該制冷循環(huán)包括用來檢測在所述制冷回路內循環(huán)的混合制冷劑物理狀態(tài)的探測裝置；位于所述制冷回路內用來存貯所述制冷回路內液化的制冷劑的存貯裝置；將存貯在所述存貯裝置內的液化制冷劑送到所述制冷回路內的一預定地點，而在該處的混合制冷劑的壓力被減小的制冷劑供應裝置；用于調節(jié)流經(jīng)所述制冷劑供應裝置的液化制冷劑流量的流量調節(jié)裝置；以及根據(jù)所述探測裝置測得的混合制冷劑的物理狀態(tài)來控制流量調節(jié)裝置的控制裝置，其中流經(jīng)所述制冷劑供應裝置的液相制冷劑的流量是根據(jù)所述探測裝置測得的物理狀態(tài)控制的，從而使在所述制冷回路內循環(huán)的混合制冷劑的物理狀態(tài)集中在某一預定范圍內。
2.如權利要求1所述的制冷循環(huán)，在所述制冷循環(huán)的混合制冷劑至少由R-32(二氟甲烷)和R-125(五氟乙烷)組成。
3.如權利要求2所述的制冷循環(huán)，其特征在于所述流量調節(jié)裝置內有一條供制冷劑流通的制冷劑通路，和伸縮調節(jié)裝置使所述制冷劑流通通路變窄以便膨脹混合制冷劑從而調節(jié)制冷劑流量。
4.如權利要求3的制冷循環(huán)，其特征在于由所述探測裝置測得的混合制冷劑的一個物理量為混合制冷劑中某種制冷劑所占的比例。
5.如權利要求4的制冷循環(huán)，其特征在于包括位于所述制冷回路中的所述壓縮機抽吸端的氣液分離裝置，在該裝置中，所述制冷劑供應裝置把液化的制冷劑送到所述氣液分離裝置的入口部分。
6.如權利要求3的制冷循環(huán)，其特征在于所述探測裝置測得的混合制冷劑的一個物理量為混合制冷劑的冷凝溫度。
7.如權利要求6的制冷循環(huán)，其中所述的控制裝置根據(jù)所述探測裝置測得的冷凝溫度來控制所述流量調節(jié)裝置的開啟和關閉操作。
8.如權利要求6的制冷循環(huán)，其特征在于還包含用來對所述冷凝器吹風的風扇，所述控制裝置控制所述流量調節(jié)裝置，使得當探測裝置測得的冷凝溫度超過一預定溫度，流過所述制冷劑供應裝置的液化制冷劑的流量和所述風扇的空氣流量增加。
9.如權利要求3的制冷循環(huán)，其特征在于探測裝置測得的混合制冷劑的一個物理量是在所述制冷回路中處于減壓狀態(tài)時的混合制冷劑的溫度。
10.如權利要求9的制冷循環(huán)，其特征在于所述控制裝置控制所述流量調節(jié)裝置，以使當探測裝置測得的混合制冷劑的溫度低于一預定溫度值時，流過所述制冷劑供應裝置的液化制冷劑流量增加。
11.如權利要求3的制冷循環(huán)，其特征在于還包括保護裝置，用于當由所述流量調節(jié)裝置測得的流過所述制冷劑供應裝置的混合制冷劑流量的變化率，在預定時間或更長時間內繼續(xù)超過一預定值時，保護裝置就執(zhí)行保護操作。
12.如權利要求11的制冷循環(huán)，其特征在于所述保護裝置的保護操作是停止所述壓縮機的運行。
13.如權利要求12的制冷循環(huán)，其特征在于所述保護裝置的保護操作是在所述制冷劑供應裝置內增加液化制冷劑的流量。
14.一個制冷循環(huán)，其內循環(huán)的混合制冷劑是由幾種具有不同特性的冷冰劑組分構成，該制冷循環(huán)包括的制冷回路至少包括一個壓縮機，一個冷凝器，一個減壓裝置以及一個蒸發(fā)器，混合制冷劑通過壓縮的操作循環(huán)，該制冷循環(huán)包括用來檢測在所述制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑物理狀態(tài)的探測裝置；位于所述制冷回路用來存貯所述制冷回路中變?yōu)橐合嗟幕旌现评鋭┑囊夯评鋭┐尜A裝置。用來把存貯在所述存貯裝置中的液化制冷劑再循環(huán)進入所述制冷循環(huán)的制冷劑的再循環(huán)裝置；以及根據(jù)由所述探測裝置測得的混合制冷劑的物理狀態(tài)來控制制冷劑再循環(huán)裝置的控制裝置，其中根據(jù)所述探測裝置測得的物理狀態(tài)控制液相制冷劑再循環(huán)進入所述制冷回路，以致在所述制冷回路中循環(huán)的混合制冷劑的物理狀態(tài)被集中在一個預定范圍內。
15.如權利要求14的制冷循環(huán)，其特征在于所述制冷循環(huán)中循環(huán)的混合制冷劑至少由R-32(二氟甲烷)和R-125(五氟乙烷)組成。
16.如權利要求15的制冷循環(huán)，其特征在于還包括位于所述制冷回路中所述壓縮機抽吸端的氣液分離裝置，該裝置在其入口管線段有一直徑較小的瓶頸部分，所述制冷劑再循環(huán)裝置將存貯在所述存貯裝置中的液化制冷劑導向所述氣液分離裝置的所述瓶頸部分。
全文摘要
一個使用混合制冷劑的制冷循環(huán)(空調器)中,制冷回路內制冷劑的混合比是由一個混合比探測器測量的,當高沸點制冷劑組分的混合比低時,控制器接收探測信號以打開控制閥門,從而使得存貯在貯液器中的高沸點制冷劑回流到制冷回路。來自貯液器的高沸點制冷劑通過打開控制閥操作,從壓縮機的低壓側進入制冷回路以將在制冷回路中循環(huán)的制冷劑中的混合比維持為一個預定值,從而防止由于混合比的變化而引起的制冷劑壓力的異常增高。
文檔編號F25B41/04GK1174315SQ9511819
公開日1998年2月25日 申請日期1995年11月29日 優(yōu)先權日1994年11月29日
發(fā)明者石川敦弓 申請人:三洋電機株式會社