制冷劑充注量水平檢測的制作方法
【專利摘要】本發明的公開涉及一種系統，包括第一傳感器，其提供指示液體制冷劑管線的感測溫度的輸出，該液體制冷劑管線在空調設備或熱泵單元的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸。該系統包括第二傳感器，其提供指示液體制冷劑管線中的感測壓力的輸出。控制器被配置成從指示液體制冷劑管線的感測溫度的輸出確定至少一個目標壓力值。控制器被配置成基于指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。該系統包括顯示器，其顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
【專利說明】制冷劑充注量水平檢測
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是于2011年5月5日提交的第13/101，516號美國專利申請的PCT國際申 請。上述申請的全部內容并入本文中作為參考。
【技術領域】
[0003]本公開涉及用于向空間提供經調節的空氣的環境控制系統，更具體地涉及用于空 間的冷卻系統的制冷劑充注量水平(refrigerant charge level)。
【背景技術】
[0004]本部分提供關于本公開的背景信息，其不一定是現有技術。
[0005]制冷系統通常需要相當多的能量來工作，并代表著能量消耗中相當大的一部分。 因此，令消費者最感興趣的事情之一是密切監視他們的空調設備或熱泵系統的性能以最大 化這些系統的效率，由此降低工作成本。例如，空調設備或熱泵中的制冷劑充注量水平可能 由于工作過程中的損耗而變低，這阻礙了系統提供足夠冷卻的效率和能力。然而，對系統性 能進行監視典型地涉及利用溫度測量設備的繁重而耗時的任務，這種任務可能需要專業知 識來精確分析制冷劑溫度數據和將該數據與系統性能和效率聯系起來。

【發明內容】

[0006]該部分提供本公開的大體簡述，并不是其全部范圍或者全部特征的全面公開。
[0007]系統的不同實施例被提供來用于監視空調設備或熱泵中的制冷劑充注量水平。系 統的一個實施例包括第一傳感器，其提供指示液體制冷劑管線的感測溫度的輸出，該液體 制冷劑管線在空調設備或熱泵單元的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸。該系統包括第 二傳感器，其提供指示所述液體制冷劑管線中的感測壓力的輸出。控制器被配置成根據指 示所述液體制冷劑管線的感測溫度的輸出確定至少一個目標壓力值。控制器被配置成基于 指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接 受的水平處、以上還是以下。該系統包括顯示器，其顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受 的水平處、以上還是以下的指示。
[0008]根據本公開的另一個方面，一種方法被提供來用于監視空調設備或熱泵單元中的 制冷劑充注量水平。該方法包括以下步驟:提供指示液體制冷劑管線的感測溫度的第一輸 出，該液體制冷劑管線在空調設備或熱泵的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸；和提供 指示液體制冷劑管線中的感測壓力的第二輸出。該方法進一步包括從指示感測溫度的輸出 確定至少一個目標壓力值，和基于指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確 定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。該方法進一步包括在顯示器 上顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
[0009]根據這里提供的說明應用的其它領域將是明顯的。本
【發明內容】
中的說明和具體示 例僅用于示意的目的而不旨在限制本公開的范圍。【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]這里說明的附圖僅用于示意選擇的實施方式而不是所有可能的實施方式的目的， 且不旨在限制本公開的范圍。
[0011]圖1示出了空調或熱泵單元以及具有用于監視制冷劑充注量的控制器的系統的 示例性實施例；
[0012]圖2示出用于空調設備或熱泵的室外冷凝器單元的整體式控制(unitary control)的示例性實施例的示意圖，其中控制器可以按照本公開的原理來實施；
[0013]圖3示出用于監視空調單元或熱泵中的制冷劑充注量的控制器的另一個示例性 實施例；和
[0014]圖4示出說明了按照本公開的原理的用于監視制冷劑充注量水平的控制系統和 方法的功能框圖。
[0015]貫穿附圖中的若干視圖，相應的參考符號指示相應的部分。
【具體實施方式】
[0016]將參考附圖更加詳細地說明示例實施方式。
[0017]根據本公開的一個方面，提供了系統的不同實施例，用于監視空調設備或熱泵中 的制冷劑充注量水平。該系統包括第一傳感器，其提供指示在空調設備或熱泵單元的冷凝 器盤管的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線的感測溫度的輸出。該系統包括第二傳 感器，其提供指示液體制冷劑管線中的感測壓力的輸出。控制器被配置成從指示液體制冷 劑管線的感測溫度的輸出來確定至少一個目標壓力值。該控制器配置成基于指示感測壓力 的輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平 處、以上還是以下。該系統包括顯示器，其顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平 處、以上還是以下的指示。
[0018]根據本公開的另一個方面，提供了一種方法，用于監視空調設備或熱泵單元中的 制冷劑充注量水平。該方法包括以下步驟:提供第一輸出，其指示在空調設備或熱泵的冷凝 器盤管的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線的感測溫度，和提供第二輸出，其指示 液體制冷劑管線中的感測壓力。該方法還包括從指示感測溫度的輸出來確定至少一個目標 壓力值，和基于指示感測壓力的輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注 量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。該方法還包括在顯示器上顯示對制冷劑充 注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示，如以下所解釋的。
[0019]參考圖1，示出用于空間10的居住環境控制系統，其包括空調設備或熱泵20的室 外冷凝器單元，具有壓縮機22和冷凝器盤管24。空調設備或熱泵20可包括開關或接觸器 28，其開關交流電以啟動空調設備或熱泵20的壓縮機22，其中接觸器28響應于來自恒溫器 30的啟動信號來啟動壓縮機22。恒溫器30感測空間10內的溫度并響應地發送啟動信號 以開啟空調設備或熱泵20的至少壓縮機22的工作。
[0020]根據本公開的一個方面，提供了一種用于監視制冷劑充注量水平的系統。該系統 包括第一傳感器102，其提供指示在空調設備或熱泵20的冷凝器盤管24的出口內或從該出 口延伸的液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出。該系統還包括第二傳感器104，其提供指示在冷凝器盤管24的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線26中的感測壓力的輸出。 該系統包括控制器100，其被配置成從第一傳感器102的輸出來確定至少一個目標壓力值， 其中該第一傳感器102的輸出指示在冷凝器盤管24的出口內或從該出口延伸的液體制冷 劑管線26的感測溫度。該控制器100被配置成將第二傳感器104的指示液體制冷劑管線 26中的感測壓力的輸出與所述至少一個目標壓力值進行比較。控制器100進一步被配置成 基于指示感測壓力的輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平 是在可接受的水平處、以上還是以下。控制器100與顯示器106通信，顯示器106顯示對制 冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。該系統可以為監視控制的 形式，具有與第一傳感器102、第二傳感器104和顯示器106通信的控制器100。該系統可 以可選地，例如，具有與除霜控制相關聯的控制器100。控制器100也可以并入整體式控制 中，該整體式控制被配置成連接電源以啟動空調設備或熱泵20的至少壓縮機22，如以下所 解釋的。
[0021]參考圖2，示意圖示出整體式控制124，用于控制對圖1中所示的空調設備或熱泵 20的至少壓縮機22的啟動。整體式控制124可經由連接在R和C處的24伏交流電源供 電，該電源可提供半波調節的(half wave regulated) 5伏電源(未示出),其包括與晶體管 串聯的二極管和用于選通該晶體管的調節電容器和齊納二極管。該電源也可以是小型變壓 器和齊納二極管電路。整體式控制124優選地包括控制器100，該控制器100可以是例如微 處理器。該整體式控制124進一步包括多個開關裝置162、164，用于控制線電壓(L1，L2)到 電機142 (用于圖1中所示的壓縮機22)和電機風扇140 (用于圖1中所示的壓縮機風扇) 的開關。整體式控制124進一步包括開關裝置，用于根據在端子‘0’處來自恒溫器30的輸 入信號使換向閥32在加熱模式和冷卻模式之間切換。開關裝置優選地包括繼電器，諸如 由American Zettler制造的A20500P2繼電器。整體式控制124可包括用于感測電機142 (用于圖1中所示的壓縮機22)的起動繞組(start winding)和運行繞組中的電流水平的電 流傳感器172、174和176，和用于感測電機風扇140 (用于圖1中所示的壓縮機風扇)中的 電流的傳感器178。其他傳感器可包括第一傳感器102和第二傳感器104,其中第一傳感器 102提供的輸出指示在冷凝器盤管24 (圖1中)的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管 線26 (圖1中)的感測溫度，第二傳感器104提供的輸出指示在液體制冷劑管線26中(圖1中)的感測壓力。可選地，整體式控制124可包括壓力開關190。冷凝器風扇電機繼電器 162和至少一個壓縮機電機繼電器164優選地由整體式控制124的控制器100控制，如以下 解釋的。
[0022]整體式控制124包括控制器100，其可以是由Microchip制造的28管腳PIC16F微 處理器，例如，其包括多個模擬到數字數據輸入端，用于接收來自不同輸入的信息，這些輸 入諸如是如圖1中所示的分別用于感測在冷凝器盤管24內或從該盤管延伸的液體制冷劑 管線的溫度和壓力的第一傳感器102和第二傳感器104。控制器100的不同實施例可在其中 實現的一個特定裝置是由Emerson Electric C0.的分公司，White-Rodgers制造的49H20 整體式控制，其配置成控制至少對如圖1中所示的空調設備或熱泵20的壓縮機22的啟動。 控制器100響應于在“Y”端子處的信號(來自于圖1中的恒溫器30)，以便檢測用于啟動空 調設備或熱泵20的信號。控制器100可被配置成根據來自第一傳感器102的指示液體制 冷劑管線26的感測溫度的輸出來確定至少一個目標壓力值，和將來自第二傳感器104的感測壓力與至少一個目標壓力值進行比較，以確定制冷劑充注量的水平是否在可接受的水平處、以上或以下。因此，控制器100可以是用于控制至少壓縮機22的工作的整體式控制124 的處理器。
[0023]在以上實施例中，圖1中的控制器100被配置成從第一傳感器102的指示液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出來確定至少一個目標壓力值。具體而言，控制器100被配置成通過基于制冷劑的溫度-壓力關系將液體制冷劑管線26的至少感測溫度轉換成相應的壓力值，來確定目標壓力值。控制器100在理想情況下被配置成確定多個目標壓力值，優選地用于建立由至少兩個代表在可接受范圍內的制冷劑水平的目標壓力值定義的范圍，并且更優選地用于建立由至少兩個代表在可接受水平以下的水平的目標壓力值定義的范圍，和由至少兩個代表在可接受水平以上的水平的目標壓力值定義的范圍。對代表可接受制冷劑水平的目標壓力值的這種確定在以下進行解釋。[0024]在空調設備或熱泵20中，所得到的制冷劑高壓側壓力的水平取決于壓縮機22 的工作和其他因素，該其他因素可包括環境溫度、壓縮機吸入壓力(compressor suction pressure)和制冷劑水平。因此，離開壓縮機22的制冷劑在進入冷凝器盤管24時可以處于給定壓力水平，在冷凝器盤管24中冷凝劑冷卻到飽和溫度，在該溫度制冷劑從汽態轉變成液態。因此，離開冷凝器盤管24出口的制冷劑處于液態。
[0025]基于給定制冷劑的飽和溫度-飽和壓力的已知溫度-壓力曲線關系，可以將處于飽和液態的制冷劑的感測溫度轉換成相應飽和壓力，和將處于飽和狀態的制冷劑的壓力轉換成飽和溫度。處于飽和液態的制冷劑的感測壓力對應于給定飽和溫度，其與液體制冷劑的感測溫度相差“過冷”量，該“過冷”量代表制冷劑被冷卻到低于飽和溫度的程度。
[0026]在冷凝器盤管出口處“經過冷的”液體制冷劑具有低于制冷劑飽和溫度的感測溫度:
[0027]Tsensed-Tsatueati0n_Tsubc00lI ( TsubcOOL-Tsatueati0N-Tsensed )
[0028]同樣地，“經過冷的”液體制冷劑應處于低于飽和壓力的壓力。因此，目標壓力可通過(利用溫度-壓力關系)將液體制冷劑管線26的感測溫度加上“過冷”量轉換成相應壓力值來確定，如以下所示:
[0029]Tsensed+Ts_ql=Tsat ;轉換成壓力=Ptakget (等式 I)
[0030]代表不同范圍(例如，在可接受的制冷劑水平以上、以下或以內)的多個目標壓力值按照以下這樣確定:
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
1SATTARGET A 「 =
1SATTARGET B
r=
1SATTARGET C
r=
1SATTARGET D
r=
1SATTARGET E
「sensed+Ta，轉換成壓力一Pa 「sensed+Tb，轉換成壓力一Pb 「sensed+Tc:，轉換成壓力一Pc 「sensed+Td，轉換成壓力一Pd 「sensed+Te，轉換成壓力一Pe 其中Tc是中值=Tslffirott (參見Tslffiam等式)。
因此，控制器100可被配置成通過基于制冷劑的溫度-壓力關系將液體制冷劑管線26的感測溫度與過冷溫度值之和轉換成相應壓力值來確定至少一個目標壓力值。可選地，目標壓力值也可以通過(基于溫度-壓力關系)將液體制冷劑管線26的溫度轉換成相應壓力值并且進一步加上對應于適當的過冷量(proper amount of subcool)的壓力補償來確定，如下所示:
[0038]Psatueation-Pt conveeted+Psubcool

(等式2)
[0039]其中Pt C0nveeted=Tsensed 轉換成壓力
[0040]代表不同范圍(在可接受的制冷劑水平以上、以下或以內)的多個目標壓力值可按照以下確定:
[0041 ] Tsensed converted to pressure Pt converted+Pa~Psat target a
[0042]Tsensed converted to pressure — Pt Conveeted+Pb-Psat target b
[0043]Tsensed converted to pressure — Pt conveeted+Pc_Psat target c
[0044]Tsensed converted to pressure — Pt Conveeted+Pd-Psat target d
[0045]Tsensed converted to pressure — Pt Conveeted+Pe-Psat target e
[0046]其中Pc代表對應于適當的過冷量的補償。
[0047]基于上述內容，控制器可通過將感測溫度轉換成相應壓力值并且加上對應于過冷量的壓力補償來確定至少一個目標壓力值。應注意，可按照如下這樣由(用于150PSIA以上的壓力的)液體制冷劑管線的感測溫度和壓力計算飽和溫度:
[0048]Tsat=-6.161 X 1(T10*Ps4+1.328 X 1(T6*PS3-.001*PS2-.657*PS_28.92
[0049]“過冷”可按照如下這樣由(用于150PSIA以下的壓力的)液體制冷劑管線的感測溫度和壓力計算:
[0050]Tsat=-9.327 X 10_8*PS4+.0001*PS3-.012*PS2+1.775*PS_75.417
[0051]根據用于確定至少一個目標壓力值的以上等式，控制器100可被配置成將第二傳感器104的指示感測壓力的輸出與以上的至少一個目標壓力值進行比較，來確定感測壓力是否在指示低制冷劑充注量的最小閾值以下，以及使顯示器顯示對低制冷劑充注量的指示。更優選地，控制器100被配置成將液體制冷劑管線26的溫度轉換成相應壓力，以及由相應壓力值與至少兩個壓力補償值的總和確定至少兩個目標壓力值。根據至少兩個目標壓力值，控制器100被配置成確定第二傳感器104的指示壓力的輸出是在由該至少兩個目標壓力值定義的可接受范圍以內還是以外，并且相應地分別顯示制冷劑水平是在可接受的水平以內還是以外。
[0052]參考圖1，控制器100可被配置成控制顯示器106，該顯示器106包括用于指示感測制冷劑水平是在可接受的范圍以上、以下還是以內的一個或多個指示符。在此顯示器配置中，控制器100優選地被配置成基于液體制冷劑管線26的至少感測溫度的溫度-壓力轉換來確定多個目標壓力值，以確定感測壓力是否在由至少兩個目標壓力值定義的范圍以內，該至少兩個目標壓力值代表在可接受的范圍以上、在可接受的范圍以下或在可接受的范圍以內的感測制冷劑水平。顯示器106被配置成顯示用于指示感測制冷劑水平在可接受的范圍以上、以下或以內的一個或多個指示符(見圖3中的指示符108)中的至少一個。例如，如果感測壓力在由代表可接受范圍內的制冷劑水平的至少兩個目標壓力值定義的范圍內，顯示器106可被控制成點亮用于指示可接受的制冷劑水平的第一 “中間”發光二極管(LED)。同樣地，如果感測壓力在由代表可接受范圍的至少兩個目標壓力值定義的范圍以上，顯示器106可點亮“上部”發光二極管(LED)以指示制冷劑在可接受范圍以上，以及如果感測壓力在由代表可接受范圍的至少兩個目標壓力值定義的范圍以下則點亮“下部”發光二極管(LED)以指示制冷劑在可接受范圍以下。可選地，系統可包括顯示一個或多個指示符的顯示器，該指示符代表用于指示感測制冷劑水平在可接受范圍的以上、以下或以內的相對標度(relative scale),如圖3所示。
[0053]參考圖3，顯示制冷劑監視控制包括與第一傳感器102、第二傳感器104和顯示器106通信的控制器100，其中該第一傳感器102提供指示液體制冷劑管線26的溫度的輸出，第二傳感器104提供指示液體制冷劑管線26中的壓力的輸出(圖1中)。顯示器106包括用于指示感測的制冷劑水平在可接受范圍內的第一指示符110。顯示器進一步包括用于指示感測的制冷劑水平正好在可接受范圍以下的范圍內的第二指示符112，和用于指示感測的制冷劑水平正好在可接受范圍以上的范圍內的第三指示符114。控制器100進一步被配置成將第二傳感器104的指示感測壓力的輸出與代表最小閾值的至少一個目標壓力值進行比較，以確定感測壓力是否在指示低制冷劑充注量水平的最小閾值以下。顯示器106被配置成在116處顯示對低制冷劑充注量水平的指示。控制器100進一步被配置成將第二傳感器104的指示感測壓力的輸出與代表最大閾值的至少一個目標壓力值進行比較，以確定感測壓力是否超過指示高制冷劑充注量水平的閾值。顯示器106相應地被配置成在118處顯示對高制冷劑充注量水平的指示。可選地，代替以上描述的LED顯示器配置，顯示器106可包括用于顯示諸如“Hi” “Lo”和“0K”的指示符的分段式字符顯示器，或點陣型顯示器。
[0054]在圖3中所示的實施例中，控制器100可包括與恒溫器(例如，圖1中所示的恒溫器30等)的“Y”端子相連的有線連接，以便檢測用于啟動空調設備或熱泵20的24伏特信號。優選地，控制器100被配置成在接收到來自恒溫器的啟動信號時上電，或可由來自恒溫器的24伏特信號供電，使得控制器100可以操作成僅在空調設備或熱泵20啟動時監視制冷劑充注量水平。控制器100被配置成解釋第一傳感器102的輸出信號，該輸出信號可以是例如用于確定如圖1中所示的液體制冷劑管線26的感測溫度的電壓輸出。控制器100還被配置成解釋第二傳感器104的輸出信號，該輸出信號可以是例如用于確定如圖1中所示的液體制冷劑管線26的感測壓力的電壓輸出。控制器100可被配置成包括校準模式，其中在校準結束時所有LED指示符閃爍。在第一傳感器102或第二傳感器104發生故障的情況下，指示符可以被點亮以指示故障。在啟動后至少約30秒之后，控制器100被配置成確定至少一個目標壓力值(通過將至少感測溫度轉換成相應壓力值)，并將感測壓力與至少一個目標值進行比較，從而確定制冷劑充注量是在可接受范圍以內還是以外，如以下解釋的。
[0055]根據本公開的另一個方面，提供了用于監視制冷劑充注量的方法的不同實施例。在不同示例性實施例中描述的控制器優選地被編程為控制圖4中所示的操作。圖4中的功能框圖說明了一個或多個實施例的操作控制，并提供了用于監視圖1中所示的空調設備或熱泵20中的制冷劑充注量水平的方法。該方法包括以下步驟:第一傳感器102提供第一輸出(在400處)，其指示在空調設備或熱泵20的冷凝器盤管24的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線26的感測溫度(如圖1中所示)；和第二傳感器104提供第二輸出(在402處)，其指示液體制冷劑管線中的感測壓力。在404和406處，該方法從指示感測溫度的輸出來確定或計算至少一個目標壓力值(或多個目標壓力值)。用于監視制冷劑充注量的方法進一步包括將來自第二傳感器104的感測壓力與目標壓力值進行比較，和在408處基于指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。該方法進一步包括(通過指示符108)顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。[0056]在以上方法的一個優選實施例中，確定至少一個目標壓力值的步驟包括基于制冷劑的溫度-壓力關系將液體制冷劑管線的至少感測溫度轉換成相應壓力值。更優選地，確定至少一個目標壓力值的步驟包括基于制冷劑的溫度-壓力關系將液體制冷劑管線26(圖1中)的感測溫度與過冷溫度值的總和轉換成相應壓力值。關于圖3中說明的系統，以上描述的確定至少一個目標壓力值的步驟包括基于液體制冷劑管線26的至少感測溫度的溫度-壓力轉換來確定多個目標壓力值，和確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的步驟包括確定是否感測壓力在至少兩個目標壓力值定義的范圍以內，其代表在可接受范圍以上、以下或以內的感測的制冷劑水平，并且顯示指示包括顯示用于指示感測的制冷劑水平在可接受的范圍以上、以下或以內的一個或多個指示符中的至少一個。
[0057]盡管以上實施例中描述的顯示器適于用于監視制冷劑水平的單獨控制，或整體式控制124或除霜控制，其他實施例可以結合以上描述的監視裝置。例如，在一個可選實施例中，以上描述的控制器100可被配置成與恒溫器(諸如圖1中所示的恒溫器30)無線通信。控制器100與提供指示在空調設備或熱泵20的冷凝器盤管24的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出的第一傳感器102通信，也與提供指示液體制冷劑管線26的感測壓力的輸出的第二傳感器104通信。如以上描述的實施例，控制器100被配置成從指示液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出確定至少一個目標壓力值，并基于指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。控制器100被配置成將關于制冷劑充注量的水平，例如在可接受的水平處、以上還是以下的水平的信息以無線通信方式傳達給恒溫器30。恒溫器30被配置成響應性地在其上的顯示器上顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。如以上說明的，這樣的顯示器可以是LED顯示器，或用于顯示諸如“Hi”、“Lo”或“0K”的指示符的簡單分段式字符顯示器，或點陣型顯示器。
[0058]可選的地，控制器100可結合到恒溫器(例如，圖1中所示的恒溫器30等)中，該恒溫器與至少第一傳感器102無線通信，該第一傳感器102提供指示在空調設備或熱泵20的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸的液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出。恒溫器30還與第二傳感器104無線通信，該第二傳感器104提供指示液體制冷劑管線26的感測壓力的輸出。以上實施例中描述的控制器100包含在恒溫器30中，并被配置成從指示液體制冷劑管線26的感測溫度的輸出確定至少一個目標壓力值。恒溫器30進一步被配置成基于指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下，并響應性地在其上的顯示器106上顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。因此，應理解，用于監視制冷劑充注量水平的以上系統和方法可在不同控制裝置的多個配置中利用。
[0059]系統和裝置的示例性實施例被配置成感測在冷凝器之后的制冷劑的壓力和溫度，以計算和顯示經過冷的制冷劑溫度和在系統中充注量的程度。該充注量指示正常充注、過多充注或過少充注狀態。
[0060]本公開的各方面涉及檢測蒸汽壓縮空調裝置(例如，中央家庭空調設備等)中的低或高制冷劑水平的能力，并且也產生以華氏度為單位對過冷程度的顯示。本文中公開的是感測液體管線中的溫度以及液體管線的壓力并使用這些值確定系統中的過冷程度和制冷劑水平的狀態的方法的示例性實施例。在示例性實施例中，該方法包括將感測溫度添加到存儲的溫度值的范圍，以產生溫度值的表格。每個為溫度產生的總和被轉換成等同的飽和壓力，以產生由溫度列表推導出的飽和壓力的范圍或表格。然后，將這些推導出的壓力值分別與液體管線壓力的值進行比較。這些值與直接感測到的液體管線壓力的邏輯比較確定系統中制冷劑充注量的狀態，并且輸出信號(例如，對于五個彩色LED中的一個的信號等)，以向使用者指示系統中制冷劑充注量的狀態。此外，該方法可包括使用液體管線的溫度和由感測液體管線壓力計算出的飽和溫度來確定在系統中過冷的程度的值，然后向人可讀的顯示器，諸如分段式LED輸出那個值，這可以經由有線和/或無線通信來在本地或遠程完成。
[0061]示例性實施例被提供使得該公開是完全的，并且將向本領域技術人員完全傳達其范圍。很多特定的細節被闡述，諸如，特定部件、裝置和方法的示例，以提供對本公開的實施例的完全理解。對本領域技術人員將顯而易見的是不必使用特定的細節，示例性實施例可以以很多不同的形式體現，并且它們都不被理解為對本公開范圍的限制。在一些示例性實施例中，已知的處理、已知的裝置結構和已知的技術沒有詳細描述。此外，本公開的一個或多個示例性實施例可以獲得的優點和改進僅為了說明的目的而提供，并不限制本公開的范圍，因為在此公開的示例性實施例可以提供全部上述優點和改進或者不提供上述優點和改進，但其仍落入本公開的范圍中。
[0062]在此所公開的特定的尺寸、特定的材料和/或特定的形狀本質上是示例性的，不限制本公開的范圍。在此對給定參數的特殊值和值的特殊范圍的公開并不排除對可能用于在此所公開的一個或多個示例的其他值和值的范圍。此外，可以想到在此所述的特定參數的任何兩個特定值可以限定值的范圍的端點，其可適用于給定參數(即，用于給定參數的第一值和第二值的公開可以被解釋為公開了第一和第二值之間的任何值也可以用于給定參數)。類似地，可以想到對一個參數的值的兩個或更多個范圍(不論這些范圍是嵌套的、重疊的或不同的)的公開將把該值的范圍的所有可能的結合包括在內，其可能使用公開范圍的端點來要求。
[0063]在此所使用的術語僅 是為了說明特定示例實施例，而非意圖構成限制。正如在此所使用的，單數形式“一”、“一個”，以及“該”可旨在也包括復數的形式，除非上下文另外明確地指出。術語“包括”、“正包括”、“正包含”，以及“具有”是包含性的，并因此指定了所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件，和/或其組群的存在或附加。在此所描述的本方法的步驟、處理，和操作不被解釋成必須要求以所討論或所說明的特定順序執行，除非特地標識為一種執行順序。還應該理解的是，可采用額外的或備選的步驟。
[0064]當元件或層被稱為“在其上”、“接合到”、“連接到”，或“耦合到”另一個元件或層上，這可以是直接地在其上、接合到、連接到或耦合到另一個元件或層上，或者，也可以存在中間的元件或層。相對而言，當元件被稱為是“直接在其上”。“直接接合到”、“直接連接到”或“直接耦合到”另一個元件或層上，則可以沒有中間元件或層存在。用于描述元件之間關系的其它措辭應該以相似的方式來解釋(例如，“在…之間”對“直接在…之間”、“相鄰”對“直接相鄰”，等)。正如在此所使用的，術語“和/或”包括相關聯的所列項目中的一個或多個中的任意以及所有組合。當施加于值時，術語“約”表示計算或者測量允許值的些許不精確(接近于精確的值；近似或者合理地靠近值；差不多)。如果，由于某些原因，由“約”提供的不精確不能被本領域技術人員用其通常含義所理解，則在此所用的“約”表示可以從測量的常規方法或者使用這種參數得到的至少一些變化。例如，術語“大體上”、“約”、“基本上”可以在此使用來表示處于制造公差中。
[0065]雖然術語第一、第二、第三，等在此可被用于說明不同的元件、部件、區域、層，和/或部段，但是這些元件、部件、區域、層和/或部段不應被這些術語所限制。這些術語可僅被用于將一個元件、部件、區域、層或部段與另一個區域、層，或部段區分開。諸如“第一”、“第二”的術語，以及其它序數詞的術語在此被使用時，除非上下文明確指出，否則并不意味著序列或順序。因此，在下面所討論的第一元件、部件、區域、層，或部段可被稱為第二元件、部件、區域、層，或部段，而不背離示例實施例的教導。
[0066]與空間相關的術語，諸如“里”、“外”、“在…之下”、“下面”、“下部”、“在…之上”、“上
部”，以及類似術語在本文中可用于更容易對一個元件或特征與另一個(些)元件或特征的關系進行說明。空間相關的術語可意圖涵蓋裝置在使用中或操作中除圖中描繪的方向以外的不同定向。例如，如果裝置在圖中被翻轉，則被描述為在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件將被定向成在其它元件或特征“之上”。因此，示例術語“下面的”可涵蓋上方和下面兩種定向。裝置可被另外地定向(旋轉90度或在其他方向上)，并且據此對在此所使用的與空間相關的描述進行解釋。
[0067]為了說明和描述的目的，提供了對實施例的前述說明。其并不意圖為排他性的或限制所揭示的內容。特定實施例中的個體的元件、意圖的或者記載的用途或特征通常并不限于特定的實施例，但在可應用的情況下是可互換的，并且可在所選實施例中使用，即使未明確地示出或被描述。相同事物也可以多種方式變化。這樣的變化并不被認為是背離了本公開，并且所有這樣的變體意圖被包括在本公開的范圍之內。
【權利要求】
1.一種制冷劑充注量監視系統，包括:第一傳感器，其提供指示液體制冷劑管線的感測溫度的輸出，該液體制冷劑管線在空調設備或熱泵單元的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸；第二傳感器，其提供指示所述液體制冷劑管線中的感測壓力的輸出；和控制器，被配置成根據指示所述液體制冷劑管線的所述感測溫度的所述輸出確定至少一個目標壓力值，所述控制器被配置成基于指示感測壓力的所述輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。
2.如權利要求1所述的系統，進一步包括顯示器，該顯示器顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
3.如權利要求2所述的系統，其中:所述控制器被配置成基于所述液體制冷劑管線的至少感測溫度的溫度-壓力轉換來確定多個目標壓力值，確定所述感測壓力是否在由至少兩個目標壓力值定義的范圍內，該目標壓力值代表在可接受的范圍以上、以下或以內的感測的制冷劑水平；并且所述顯示器被配置成顯示一個或多個指示符中的至少一個，該一個或多個指示符用于指示所述感測的制冷劑水平在可接受的范圍以上、以下或以內。
4.如權利要求3所述的系統，其中所述顯示器顯示代表用于指示所述感測的制冷劑水平是在可接受的范圍以上、以下還是以內的相對標度的一個或多個指示符。
5.如權利要求2至4中任一項所述的系統，其中:所述控制器被配置成將指示感測壓力的所述輸出與至少一個目標壓力值進行比較以確定所述感測壓力是否在指示低制冷劑充注量水平的最小閾值以下，和在顯示裝置上顯示對低制冷劑充注量水平的指示；和/或所述控制器被配置成將指示感測壓力的所述輸出與至少一個目標壓力值進行比較以確定所述感測壓力是否超過指示高制冷劑充注量水平的閾值，和在顯示裝置上顯示對高制冷劑充注量水平的指示。
6.如權利要求2至5中任一項所述的系統，其中:所述控制器被配置成從基于制冷劑溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的至少感測溫度轉換成相應壓力值的轉換來確定至少兩個目標壓力值，和/或所述顯示器被配置成在指示感測壓力的所述輸出分別在由所述至少兩個目標壓力值定義的可接受的范圍以內或以外的情況下顯示對所述制冷劑充注量是在可接受的范圍以內還是以外的指示。
7.如權利要求2至6中任一項所述的系統，其中所述控制器被配置成確定指示感測壓力的所述輸出與至少一個目標壓力值之間的差異，和在該差異超過指示低制冷劑充注量水平的閾值的情況下在顯示裝置上顯示低制冷劑充注量水平的指示。
8.如權利要求2至7中任一項所述的系統，其中:所述控制器是通信裝置，用于基于指示感測壓力的輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來傳輸指示所述制冷劑充注量是在可接受的水平處、以上或以下的信息；和所述顯示器是恒溫器的顯示器，被配置成顯示對制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
9.如權利要求2至7中任一項所述的系統，其中:所述控制器是恒溫器的處理器，被配置成無線接收指示感測壓力的所述輸出和指示液體制冷劑管線的感測溫度的所述輸出，并被配置成基于將指示感測壓力的輸出與從所述液體制冷劑管線的感測溫度確定的至少一個目標壓力值所做的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下；和所述顯示器是恒溫器的顯示器，被配置成顯示制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
10.如前述權利要求中任一項所述的系統，其中所述控制器被配置成通過基于所述制冷劑的溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的至少感測溫度轉換成相應壓力值來確定至少一個目標壓力值。
11.如前述權利要求中任一項所述的系統，其中所述控制器被配置成通過基于所述制冷劑的溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的感測溫度與過冷溫度值的總和轉換成相應壓力值來確定至少一個目標壓力值。
12.如前述權利要求中任一項所述的系統，其中所述控制器被配置成從所述相應壓力值與至少一個壓力補償值的總和確定至少兩個目標壓力值。
13.如前述權利要求中任一項所述的系統，其中所述控制器被配置成確定多個目標壓力值，和將指示感測壓力的所述輸出與所述多個目標壓力值進行比較以確定所述感測壓力是否在指示感測的制冷劑充注量水平的可接受范圍的至少兩個目標壓力值之間。
14.如前述權利要求中任一項所述的系統，其中所述控制器是用于啟動空調設備或熱泵的至少壓縮機的控制的處理器。
15.一種用于監視制冷劑充注量的方法，該方法包括:感測和提供指示液體制冷劑管線的感測溫度的第一輸出，該液體制冷劑管線在空調設備或熱泵單元的冷凝器盤管的出口內或從該出口延伸；感測和提供指示所述液體制冷劑管線中的感測壓力的第二輸出；和從指示所述液體制冷劑管線的所`述感測溫度的所述輸出確定至少一個目標壓力值；和基于指示感測壓力的所述輸出與所述至少一個目標壓力值的比較來確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下。
16.如權利要求15所述的方法，進一步包括顯示制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下的指示。
17.如權利要求15或16所述的方法,其中顯示包括顯示代表相對標度的一個或多個指示符，該相對指標用于指示所述感測的制冷劑水平是在可接受的范圍以上、以下還是以內。
18.如權利要求15至17中任一項所述的方法，其中確定至少一個目標壓力值包括基于所述制冷劑的溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的至少感測溫度轉換成相應壓力值。
19.如權利要求15至18中任一項所述的方法，其中確定至少一個目標壓力值包括基于所述制冷劑的溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的感測溫度與過冷溫度值的總和轉換成相應壓力值。
20.如權利要求15至19中任一項所述的方法，其中確定至少一個目標壓力值包括從所述相應壓力值與至少一個壓力補償值的總和確定至少兩個目標壓力值。
21.如權利要求15至20中任一項所述的方法，其中:確定至少一個目標壓力值包括基于所述液體制冷劑管線的至少感測溫度的溫度-壓力轉換來確定多個目標壓力值，并且確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下包括確定所述感測壓力是否在由至少兩個目標壓力值定義的范圍內，該目標壓力值代表在可接受的范圍以上、以下或以內的感測的制冷劑水平；以及該方法進一步包括顯示一個或多個指示符中的至少一個，該一個或多個指示符用于指示感測的制冷劑水平在可接受的范圍以上、以下或以內。
22.如權利要求15至21中任一項所述的方法，其中，確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下包括將指示感測壓力的輸出與至少一個目標壓力值進行比較以確定所述感測壓力是否在指示低制冷劑充注量水平的最小閾值以下，并且顯示指示包括顯示對低制冷劑充注量水平的指示。
23.如權利要求15至22中任一項所述的方法，其中，確定制冷劑充注量的水平是在可接受的水平處、以上還是以下包括將指示感測壓力的所述輸出與至少一個目標壓力值進行比較以確定所述感測壓力是否超過指示高制冷劑充注量水平的閾值，并且顯示指示包括顯示對高制冷劑充注量水平的指示。
24.如權利要求15至23中任一項所述的方法，其中確定至少一個目標壓力值包括從基于制冷劑溫度-壓力關系將所述液體制冷劑管線的至少感測溫度轉換成相應壓力值的轉換來確定至少兩個目標壓力值，并且顯示指示包括在指示感測壓力的輸出分別在由所述至少兩個目標壓力值定義的可接受的范圍以內或以外的情況下顯示對所述制冷劑充注量是在可接受的范圍以內還是以外的指示。
【文檔編號】F25B1/00GK103502750SQ201280021918
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月13日 優先權日:2011年5月5日
【發明者】A.E.加多, T.J.弗雷德里克斯, T.B.洛倫茲 申請人:艾默生電氣公司