專利名稱：CO₂制冷系統(tǒng)中的制冷劑釋放檢測(cè)的制作方法
C02制冷系統(tǒng)中的制冷劑釋》文^r測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
此申請(qǐng)涉及一種制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)填充有對(duì)環(huán)境無(wú)害的制冷劑(例如 C02),并具有處于適當(dāng)位置的識(shí)別裝置以便當(dāng)制冷系統(tǒng)的超壓導(dǎo)致至少一定量 的制冷劑釋放到外界時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。背景技術(shù)：
制冷系統(tǒng)為已知的，并且^^皮用于通過(guò)將二次流體的溫度和/或濕度保持在所 要求的容差帶(tolerance band)或規(guī)格內(nèi)來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。作為普通例子，空 調(diào)系統(tǒng)對(duì)控制室內(nèi)環(huán)境的將^皮傳送至氣候的空氣進(jìn)行冷卻/除濕。
長(zhǎng)期以來(lái)，制冷系統(tǒng)在次臨界范圍內(nèi)運(yùn)行并將諸如R22的含氫氯氟烴 (HCFC)和更常見的諸如R134a、 R410A和R407C (所謂的氟利昂)的氫氟 烴(HFC)用作制冷劑。盡管HFC制冷劑比它們?nèi)〈暮?chlorine) HCFC 制冷劑更環(huán)保，但"天然"制冷劑，例如二氧化碳(也稱為C02或R744 )正在被 用于空調(diào)和制冷系統(tǒng)代替HFC制冷劑，并且在不久的將來(lái)在某些地理區(qū)域可能 將由立法和工業(yè)條例批準(zhǔn)。
C02對(duì)各種級(jí)別的應(yīng)用(例如商用制冷、熱泵、熱水器、瓶裝飲料冷卻器、 展示拒、集裝箱、環(huán)境控制裝置等等)都顯現(xiàn)出其是具有良好性能潛力的天然 制冷劑。由于能在周圍空氣中獲得C02,自然能夠?qū)⑵溽尫诺江h(huán)境中，而不會(huì) 損害地球大氣。這一事實(shí)明顯簡(jiǎn)化了 C02的處理程序，并在多數(shù)情況下消除了 制冷劑回收設(shè)備的必要。
C02為高壓制冷劑，并且系統(tǒng)內(nèi)部的壓力尤其在高環(huán)境溫度的條件下運(yùn)行、 存儲(chǔ)、輸送期間可達(dá)到極高的水平。因此，自然需要結(jié)合各種類型的卸壓裝置 (例如卸壓閥、防爆片等等)以防止C02制冷劑系統(tǒng)的超壓，所述超壓會(huì)產(chǎn)生 安全隱患情形或損壞系統(tǒng)部件制冷。由于C02對(duì)環(huán)境無(wú)害(這對(duì)于其它常用制 冷劑是不可能的)，如果卸壓閥被過(guò)高的壓力致動(dòng)，至少一部分C02制冷劑填雖然C02釋放到環(huán)境中一般不會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題，但其的確影響制冷系統(tǒng)的 運(yùn)轉(zhuǎn)。在釋放至少一定量的C02填充之后，制冷系統(tǒng)將具備次優(yōu)填充量。這會(huì) 影響制冷系統(tǒng)的性能(容量和效率)，并會(huì)不期望地升高由制冷劑冷卻的部件的 溫度。舉例來(lái)說(shuō)，壓縮機(jī)及其馬達(dá)通常由制冷劑冷卻，如果存在不期望的低填 充量，以及因此而來(lái)的低制冷劑循環(huán)速率，不充分的冷卻可以影響壓縮機(jī)可靠 性或潛在地造成元件損壞。
因此，期望提供用于C02釋放檢測(cè)的識(shí)別裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在此發(fā)明的公開實(shí)施例中，提供裝置用以在運(yùn)行、存儲(chǔ)或輸送期間檢測(cè)將 制冷劑釋放到外界。這些裝置可以包括卸壓閥、防爆片等等，以便提供在系統(tǒng) 中可能存在不期望的低填充量制冷劑的指示。然后，能夠進(jìn)一步執(zhí)行增加制冷 劑填充量或?qū)⑾到y(tǒng)運(yùn)行限制到更窄或更安全范圍內(nèi)的步驟直到完成所期望的維 護(hù)，以防止部件損壞或危及制冷系統(tǒng)可靠性。
在一個(gè)公開實(shí)施例中，例如如果致動(dòng)卸壓閥，則指示警報(bào)器(例如聲音或 光)被打開。在另一實(shí)施例中，控制器可停止壓縮機(jī)馬達(dá)的運(yùn)行或?qū)嚎s機(jī)運(yùn) 行限制到更窄的范圍內(nèi)，其中減少后的制冷劑填充量仍足以恢復(fù)可接受的運(yùn)行。
指示器或控制器可由連接至卸壓子系統(tǒng)的電路的其中一個(gè)特征的改變致
動(dòng)。例如，由于所釋放的C02流動(dòng)施加的壓力，電線或防爆片可能被永久性損
壞或者電觸點(diǎn)可能被連接或斷開，以及卸壓閥可在制冷劑釋放時(shí)間間隔期間暫 時(shí)性激活電信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，如果在存儲(chǔ)或輸送期間測(cè)量環(huán)境溫度或制冷劑壓力，則 能夠近似估計(jì)所釋放制冷劑的量。同樣，如果在運(yùn)行期間測(cè)量環(huán)境溫度和高制
冷劑壓力側(cè)或溫度，則能夠估計(jì)需要再填裝的填充量。另外，能夠測(cè)量釋^:時(shí) 間間隔以加強(qiáng)對(duì)制冷劑釋^:的4企測(cè)。
從以下說(shuō)明和附圖能夠最好地理解本發(fā)明的這些及其它特征，以下是其筒 要描述。

圖1是結(jié)合本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的示意圖。 圖2示出了可選的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
基本制冷系統(tǒng)20包含壓縮機(jī)22,該壓縮機(jī)將壓縮制冷劑向下游傳送，經(jīng) 由卸壓閥組件24,進(jìn)入至散熱換熱器26，經(jīng)由膨脹裝置28將其傳送至蒸發(fā)器 30，并送回壓縮機(jī)22。制冷系統(tǒng)20利用例如二氧化碳(亦稱為C02或R744) 的環(huán)保的天然制冷劑運(yùn)行，。此外，圖1所描繪的制冷系統(tǒng)20為基本制冷系統(tǒng)， 且能夠?qū)⒅T多選擇項(xiàng)和特征增加到示例系統(tǒng)中，以提高性能和可靠性。所有這 些配置均在保護(hù)范圍內(nèi)，并且可以同樣地受本發(fā)明保護(hù)。眾所周知，散熱換熱 器26可用作亞臨界運(yùn)行狀態(tài)中的冷凝器或跨臨界運(yùn)行狀態(tài)中的氣體冷卻器。
另外，眾所周知，卸壓閥組件24為安全裝置并允許在超壓的情況下將至少 一部分制冷劑釋放到外界。這可由不同裝置完成，例如機(jī)械致動(dòng)閥、電氣致動(dòng) 閥、防爆片等等。例如，在圖l所示的實(shí)施例中，當(dāng)制冷劑壓力超過(guò)安全限度 時(shí)，卸壓閥32 ^^移到打開位置并允許至少一部分制冷劑釋放到周圍環(huán)境或大氣 中，從而將制冷劑壓力保持在安全限度以內(nèi)。如果制冷系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑壓力在 任何時(shí)候超過(guò)預(yù)定安全限度，這提供了符合專業(yè)部門規(guī)定并避免潛在傷害的簡(jiǎn) 單且故障保護(hù)的防止損壞系統(tǒng)部件的方法。在高環(huán)境溫度條件下的系統(tǒng)運(yùn)行、 存儲(chǔ)或輸送期間或因意外系統(tǒng)超載可能會(huì)出現(xiàn)此情況。作為高壓制冷劑的二氧 化碳非常易受超壓事件影響。
如圖示意性所示，在圖1的示例性實(shí)施方案中，最初與閥座35接觸的閥構(gòu) 件32設(shè)有包含在制冷系統(tǒng)20中的制冷劑緊封裝置制冷制冷。如果制冷系統(tǒng)20 中的制冷劑壓力超過(guò)預(yù)定安全限度，則閥構(gòu)件32可被驅(qū)動(dòng)離開閥座35，以允 許卸壓。由于圖1所描繪的閥32為機(jī)械致動(dòng)閥，制冷劑壓力必須克服例如由彈 簧37施加在閥構(gòu)件32上并在反向上起作用的彈力，以允許釋放包含于制冷系 統(tǒng)20中的至少一部分制冷劑，并隨之將制冷系統(tǒng)20中的壓力減小到低于預(yù)定 安全限度的水平。眾所周知，能夠采用其它配置代替彈簧37。例如，能夠使用氣體壓力或磁力以抵消制冷劑壓力。所有這些設(shè)計(jì)均在保護(hù)范圍內(nèi)，并且可以 同樣地受本發(fā)明保護(hù)。
在閥構(gòu)件32裙3多動(dòng)離開閥座35的時(shí)間間隔期間，制冷劑經(jīng)由開口 34 #皮釋 放到周圍環(huán)境或大氣。此外，如圖中示意性所示，閥構(gòu)件32具有能夠接觸或穿 入元件36的活塞部39。舉例來(lái)說(shuō)，活塞部39通過(guò)連接兩個(gè)隔開的電觸點(diǎn)41 來(lái)簡(jiǎn)單地閉合電路。如圖2所示，活塞39還可刺穿薄膜136以引起例如薄膜 136結(jié)構(gòu)的電特性的變化以及例如使電線141斷裂。能夠使用任何其它多種提 供閥構(gòu)件32已移動(dòng)離開其閥座35的電指示且允許至少部分制冷劑釋放的可行 性方法。
此外，舉例來(lái)說(shuō)，閥構(gòu)件32能夠基于系統(tǒng)內(nèi)的壓力測(cè)量進(jìn)行電氣致動(dòng)。同 樣，也可采用其它制冷劑卸壓的機(jī)構(gòu)(而非閥門)，例如防爆片。所有這些改變 均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
當(dāng)已檢測(cè)到閥構(gòu)件32打開時(shí)，能夠致動(dòng)諸如光源或蜂鳴器38之類的指示 器和/或可以發(fā)出警告信息。例如，作為結(jié)果能夠發(fā)出維護(hù)請(qǐng)求。還能夠通過(guò)將 此事件顯示在屏幕(例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)上或通過(guò)文本信息、e-mail等來(lái)檢測(cè) 閥的打開。這種情況由至遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)140的鏈接示意性地示出。用于顯示的 鏈接可以是有線的、無(wú)線的或通過(guò)Internet發(fā)送。
在另一個(gè)實(shí)施例中，由于低制冷劑填充量可以造成制冷系統(tǒng)20部件例如壓
縮機(jī)22 (例如，低制冷劑填充量可能不會(huì)為壓縮機(jī)馬達(dá)和壓縮構(gòu)件提供足夠的 冷卻)的損壞，制冷用于制冷系統(tǒng)20的控制器40可停止壓縮機(jī)22的馬達(dá)，直 到系統(tǒng)20再填充制冷劑到適當(dāng)水平。可選地，可執(zhí)行專用診斷程序以查明有多 少制冷劑被釋放到了大氣。在非操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)上都可執(zhí)行此類診斷程序。 該程序能夠基于溫度傳感器和壓力傳感器讀數(shù)，并且在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。 此診斷程序的其中一個(gè)結(jié)果可以使制冷系統(tǒng)20在更窄的可容許范圍內(nèi)運(yùn)行直 到再裝滿制冷劑填充。
在又一個(gè)實(shí)施例中，如果在制冷劑釋放期間監(jiān)控記錄某些運(yùn)行特性和環(huán)境 參數(shù)，則可確定制冷系統(tǒng)20是否仍具有足量填充量^^剩下用于正常運(yùn)行。例如，如果將環(huán)境溫度傳感器52或制冷劑壓力傳感器54結(jié)合到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，則在存 儲(chǔ)或輸送期間所測(cè)量的相應(yīng)環(huán)境溫度或制冷劑壓力能提供已釋放制冷劑量的近 似值，然后，能夠確定制冷系統(tǒng)20是否能夠繼續(xù)正常運(yùn)行、是否能使其安全運(yùn) 行范圍變窄或者是否必須關(guān)閉該制冷系統(tǒng)。同樣，在發(fā)生制冷劑釋放的運(yùn)行期 間，如果由溫度傳感器52測(cè)量環(huán)境溫度，并且由傳感器54測(cè)量高側(cè)制冷劑壓 力或溫度，能夠估計(jì)已釋放的填充量。如果監(jiān)控記錄由計(jì)時(shí)器56測(cè)量的釋放時(shí) 間間隔(閥構(gòu)件34在該時(shí)間間隔內(nèi)是打開的)以及環(huán)境溫度和/或制冷劑壓力 或溫度，可以得出相似的結(jié)論。這些估計(jì)結(jié)果基于這樣的事實(shí)，即閥構(gòu)件32 的關(guān)閉壓力和閥座35的流動(dòng)阻力系數(shù)為已知的。
因此，在卸壓閥已打開以允許至少一定量的C02填充被釋放到大氣時(shí)，本 發(fā)明提供了一種非常簡(jiǎn)單可靠的提供指示的方法。這樣，將防止制冷系統(tǒng)20 在填充量不足以及潛在部件損壞或可靠性問(wèn)題的情況下運(yùn)行。
應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明并不限于圖1所示的系統(tǒng)，實(shí)際的系統(tǒng)可包括附加 部件，例如氣-液熱交換器、再熱器、中間冷卻器、節(jié)能換熱器或閃蒸罐。壓縮 機(jī)可以是具有串聯(lián)的單獨(dú)壓縮階段的多級(jí)壓縮機(jī)。壓縮裝置還能夠由串排 (tandem )布置或安裝在多電路制冷系統(tǒng)中的單獨(dú)電路上的多個(gè)壓縮機(jī)表示。 該設(shè)計(jì)思想也適于范圍廣泛的制冷系統(tǒng)，例如包括集裝箱制冷系統(tǒng)、拖車制冷 系統(tǒng)、空調(diào)和/或熱泵系統(tǒng)、屋頂機(jī)組、超市設(shè)施等等。
盡管已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 某些修改應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍，為此，應(yīng)研究下列權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真 實(shí)范圍和內(nèi)容。
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權(quán)利要求
1、一種制冷系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)，其壓縮制冷劑并將制冷劑向下游傳送至散熱換熱器，經(jīng)過(guò)膨脹裝置，經(jīng)過(guò)吸熱換熱器，回到壓縮機(jī)；以及在所述制冷系統(tǒng)中使用的制冷劑為環(huán)保制冷劑，且具有用于在制冷系統(tǒng)中的壓力超過(guò)預(yù)定安全限度的情況下允許至少一部分制冷劑被釋放到大氣中的卸壓構(gòu)件，并具有用于檢測(cè)卸壓構(gòu)件的打開和提供制冷劑釋放指示的系統(tǒng)。
2、 如權(quán)利要求i所述的制冷系統(tǒng)，其中該卸壓構(gòu)件為機(jī)械致動(dòng)閥、電氣 致動(dòng)閥、防爆片和薄膜中的一個(gè)。
3、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中該卸壓構(gòu)件為閥，并且當(dāng)制冷系統(tǒng)中的壓力纟皮釋^:達(dá)到預(yù)定安全限度時(shí)，所述閥被返回到其初始位置。
4、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中該檢測(cè)系統(tǒng)為電路、視覺指示器和聲音指示器中的至少一個(gè)。
5、 如權(quán)利要求4所述的制冷系統(tǒng)，其中該檢測(cè)系統(tǒng)為視覺指示器，該沖見 覺指示器為光源、監(jiān)控顯示器和電子產(chǎn)生信息中的至少一個(gè)。
6、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中該卸壓構(gòu)件包括閥構(gòu)件，該閥 構(gòu)件將改變電路的至少一個(gè)特性以提供制冷劑釋放指示。
7、 如權(quán)利要求6所述的制冷系統(tǒng)，其中閥構(gòu)件通過(guò)連接兩個(gè)電路觸點(diǎn)完 成該電路。
8、 如權(quán)利要求6所述的制冷系統(tǒng)，其中該閥構(gòu)件刺穿薄膜以提供制冷劑 釋放指示。
9、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中環(huán)保制冷劑為二氧化碳。
10、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中該制冷系統(tǒng)傳感器提供制冷劑釋 ;故量的確定。
11、 如權(quán)利要求IO所述的制冷系統(tǒng)，其中該制冷系統(tǒng)傳感器包括環(huán)境溫度傳感器、高側(cè)制冷劑壓力傳感器、高側(cè)制冷劑溫度傳感器和計(jì)時(shí)器中的至少 一水
12、 如權(quán)利要求IO所述的制冷系統(tǒng)，其中該控制器能夠確定制冷系統(tǒng)是 否能夠恢復(fù)正常運(yùn)行、是否能使其運(yùn)行范圍變窄或者是否需要^皮關(guān)閉直到再裝 滿制冷劑填充。
13、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中在運(yùn)行、儲(chǔ)存和輸送中的至少一 個(gè)期間提供制冷劑釋放檢測(cè)。
14、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其中該制冷劑釋放的條件被記錄和存儲(chǔ)。
15、 如權(quán)利要求14所述的制冷系統(tǒng)，其中該制冷劑釋;^文的條件包括環(huán)境 參數(shù)、運(yùn)行特性和釋;^欠時(shí)間中的至少一個(gè)。
16、 一種4喿作制冷系統(tǒng)的方法，該方法包括步驟提供壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)壓縮制冷劑并且將制冷劑向下游傳送至散熱換熱器， 經(jīng)過(guò)膨脹裝置，經(jīng)過(guò)吸熱換熱器，回到壓縮機(jī)；以及在所述制冷系統(tǒng)中使用的制冷劑為環(huán)保制冷劑，且具有用于在制冷系統(tǒng)中 的壓力超過(guò)預(yù)定安全限度的情況下允許至少一部分制冷劑被釋放到大氣中的卸 壓構(gòu)件，并具有用于檢測(cè)卸壓構(gòu)件的打開和提供制冷劑釋放指示的系統(tǒng)。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該卸壓構(gòu)件為閥，并且當(dāng)制冷系統(tǒng) 中的壓力被釋放達(dá)到預(yù)定安全限度時(shí)，所述閥被返回到其初始位置。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該檢測(cè)系統(tǒng)提供視覺指示和聽覺指 示中的至少一個(gè)。
19、 如4又利要求16所述的方法，其中該卸壓構(gòu)件包括閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件 改變電路的至少 一個(gè)特性以提供制冷劑釋放指示。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中該閥構(gòu)件通過(guò)連接兩個(gè)電路觸點(diǎn)完 成該電^各。
21、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中該閥構(gòu)件刺穿薄膜以提供制冷劑釋 放指示。
22、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中環(huán)保制冷劑為二氧化碳。
23、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該制冷系統(tǒng)傳感器提供制冷劑釋放量的確定。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中該制冷系統(tǒng)傳感器包括環(huán)境溫度傳 感器、高側(cè)制冷劑壓力傳感器、高側(cè)制冷劑溫度傳感器和計(jì)時(shí)器中的至少一個(gè)。
25、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中在運(yùn)行、儲(chǔ)存和輸送中的至少一個(gè) 期間提供制冷劑釋放檢測(cè)。
26、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中確定制冷系統(tǒng)是否能夠恢復(fù)正常運(yùn) 行、是否能使其運(yùn)行范圍變窄或者是否需要被關(guān)閉直到再裝滿制冷劑填充。
27、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中制冷劑釋放的條件被記錄和存儲(chǔ)。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中制冷劑釋放的條件包括環(huán)境參數(shù)、 運(yùn)行特征和釋^L時(shí)間中的至少 一個(gè)。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)采用環(huán)保的天然制冷劑，例如二氧化碳。如果制冷系統(tǒng)中的壓力超過(guò)某個(gè)限定時(shí)，卸壓機(jī)構(gòu)(例如卸壓閥)被結(jié)合到制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以允許將至少一定量制冷劑釋放到大氣中，從而提供安全運(yùn)行或符合專業(yè)部門規(guī)定。檢測(cè)裝置(例如電路)被包括進(jìn)該制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用以提供壓力釋放閥已打開的指示，從而可由制冷系統(tǒng)控制器或操作器確定制冷系統(tǒng)是否需要再填充制冷，以及該制冷系統(tǒng)是否能繼續(xù)其正常運(yùn)行、是否能使其運(yùn)行范圍變窄或者是否關(guān)閉該制冷系統(tǒng)直到能恢復(fù)制冷劑填充量。
文檔編號(hào)F25B49/00GK101529170SQ200680056230
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請(qǐng)人:開利公司