[发明专利]带有分离式传感器装置的热泵控制系统

说明书

本发明涉及空调器、热泵和致冷设备的电子控制系统。更确切地说，本发明涉及使用数字电路的装置和方法，用来控制通过致冷系统的致冷剂流量，以便获得最佳的效率和延长元器件的使用寿命。

空调器系统，热泵系统和致冷设备均需要使用相当大量的电能。每年，愈来愈多的住户和商业大楼将安装大量的空调器系统和热泵系统。由于电能的需求量上升，以及电能价格变得更加昂贵，人们迫切期待提高致冷循环系统的效率。

已经呈现出很有前途的一种方法是测量通过系统的致冷剂。致冷剂因在通常称为蒸发器螺旋管的热交换器汽化而引起冷却。对通过限流管（有时称为调节阀）进入蒸发器螺旋管的致冷剂进行测量。理想的情况是，致冷系统应该测定出刚好足够的致冷剂进入蒸发器螺旋管中，当致冷剂汽化时，在遍及螺旋管的整个长度内，致冷剂均吸取热量。由于系统的动态特性的变化，温度自动调节器的设定值的改变，以及阳光、风力等负荷方面的变化，其最佳性能特性不总是容易实现的。

例如，当蒸发器螺旋管的周围的温度较高时，致冷剂很快地从液态转化成气态，此时，不可能有足够液态的致冷剂注入到整个的螺旋管中。当这种情况发生时，效率遭受损失，因为，实际上有一部分蒸发器螺旋管没有起作用。相反地，如果蒸发器螺旋管周围的温度较低时，没有足够的热量让所有的致冷剂从液态汽化到气态。当这种情况发生时，液态致冷剂可能进入压缩机中，降低了效率，有可能损害压缩机。普通的致冷系统均使用一些不同类型的控制方案，用来测量进入蒸发器螺旋管中的致冷剂。虽然取得了某些成功，但仍有大量尚须解决的问题。

本发明的目的是，通过采用微处理机控制系统和数字式控制阀门，致力于解决这类问题。由于使用了分离式传感器，有可能对致冷剂进行精确的测量，从而，可以消除因系统动态变化而引起的上述麻烦的误差，这种控制系统能在至今难以达到的低温条件下保持高效率的工作状态。

本发明的结果是，获得了一种高效率和较适用的现代化的空调器系统和热泵系统。因为可以精确地控制致冷剂的流量，使液态致冷剂进入压缩机的可能性大大减少，其结果是延长了压缩机的使用寿命。

参考附图，并通过下面的详细说明，可以更完整地理解本发明的目的和优点。

图1表示基本的致冷循环系统的示意图;

图2表示本发明提出的致冷控制系统的优选实施例在热泵中使用的示意图;

图3a和3b表示压缩机过热温度和压缩机排出温度之间的关系的曲线图;

图4表示本发明采用的分离式传感器装置的示意图;

图5与图4相似，表示现有技术的温度传感器装置的示意图;

图6表示为减小辐射热的影响而本发明所采用的环境温度传感器的优选设置方式的剖视图;

图7表示在各种室外环境温度下压缩机排出温度和压缩机过热温度之间的关系的曲线图，推荐出最大系统效率下工作的过热范围;

图8表示在冷却状态下压缩机排出温度和室外空气温度之间的关系的曲线图;

图9表示在加热状态下压缩机排出温度和室内空气温度之间的关系的曲线图;

图10表示本发明提出的调节阀设定值的校正速率和室外空气温度之间的函数关系的曲线图;

图11表示按本发明提出的优选方式，根据温度误差以步数或增量形式改变调节阀设定值的示意图。

本发明提出了为获得最优性能的致冷循环系统而采用的装置和方法，该系统可使用于空调器、加热泵和致冷设备中。本致冷循环系统采用了含有独特的传感器和电子控制调节阀的微信息处理器控制系统，以便最优地控制系统的过热状态。为了详细地说明本发明的基本原理，将叙述一种具有加热和冷却功能的加热泵系统。该类加热泵系统可适用于加热和冷却商业大楼或公寓楼，不过本发明的基本原理不局限于商业大楼或公寓楼的加热和冷却，它能适用于所有泵式的热交换器系统。

然而，在详细介绍本发明的优选实施例之前，结合附图1所示基本冷却系统，先对致冷循环系统进行简要的评述。