專利名稱：低溫環(huán)境冷卻的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
低溫環(huán)境冷卻的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其地，本發(fā)明涉及在低溫環(huán)境下工作 的一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。背景技術(shù)：
空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常運行于在一預(yù)設(shè)空間內(nèi)比如(但不局限于)房間，大 廈，汽車，水箱，冷凍箱以及其它，調(diào)節(jié)空氣(如加熱，制冷或者除濕)。當(dāng)室外溫度低于某個特定的溫度比如華氏55度時，許多空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 并未被設(shè)計于在制冷模式下工作。通常，當(dāng)空氣調(diào)節(jié)器工作在低于此溫度的 制冷模式下，那么流經(jīng)其室外熱交換器盤管的制冷劑的溫度和壓力下降到期 望的標(biāo)準(zhǔn)?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能變量，比如制冷能力和效率逐漸下降。空氣 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性，由于諸如液態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)中溢流或內(nèi)部熱交換盤管 被凍住等問題的發(fā)生，也同樣下降。然而，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的許多應(yīng)用被安裝在甚至當(dāng)外部溫度低于 一預(yù)設(shè)點 仍存在制冷需要的場所。這種應(yīng)用的一個例子比如在某個商業(yè)大廈內(nèi)的計算 機(jī)房，在那設(shè)備產(chǎn)生大量的熱量從而需要適度地冷卻溫度以保證正常并可靠 的運行。因此對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一種需要空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置于在環(huán)境 外部溫度低于預(yù)設(shè)點下在制冷模式下維持高效運行。為了將宅用的空氣調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的工作范圍延伸至更低的室外溫度，目前幾種低溫環(huán)境冷卻裝置已經(jīng) 可行。這些裝置存在很多改變，其中存在兩個典型實施例。這些裝置的共同 目的都是，通過循環(huán)或改變將空氣吹入室外熱交換器盤管的室外風(fēng)扇馬達(dá)的 速度，維持在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的室外熱交換器盤管內(nèi)流動的制冷劑的溫度或者 壓力在期望的界限內(nèi)。
其中這些裝置的一個實施例包括一溫度傳感器和用于改變標(biāo)準(zhǔn)交流風(fēng) 扇馬達(dá)轉(zhuǎn)速的電路，其中交流風(fēng)扇馬達(dá)將周圍空氣吹入室外熱交換器盤管。 該溫度傳感器安裝在盤管上的合適位置用以感測液態(tài)制冷劑的溫度。該電路 根據(jù)檢測到的制冷劑的溫度，典型地切斷加在風(fēng)扇馬達(dá)上的部分交流正弦電 壓以改變其轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇馬達(dá)速度隨著感測的溫度下降降低得越來越快。更低 的風(fēng)扇速度減少了通過盤管內(nèi)的制冷劑散發(fā)到室外空氣中的熱量數(shù)量。如果 制冷溫度升高，風(fēng)扇速度加快，將導(dǎo)致制冷劑與外界空氣更高的熱交換率。 這整個機(jī)制使得制冷溫度的調(diào)節(jié)在室外空氣溫度的 一較大范圍下相對較窄 的期望范圍內(nèi)。然而這種裝置不經(jīng)濟(jì)，并且需要在一個寬的速度范圍內(nèi)能夠 可靠運行的滾珠軸承風(fēng)扇馬達(dá)。同時，改變馬達(dá)速度的電子"切斷"方法也 會產(chǎn)生交流電力線內(nèi)不期望的諧波。在現(xiàn)有技術(shù)中的低溫環(huán)境裝置的另一個實施例中， 一壓力開關(guān)被安裝在 室外熱交換器盤管內(nèi)的合適位置處。該壓力開關(guān)在預(yù)設(shè)的制冷劑壓力水平下 接通和切斷。它與室外風(fēng)扇馬達(dá)是電性串聯(lián)的。當(dāng)制冷壓力低于一個預(yù)設(shè)的 壓力水平時，壓力開關(guān)會將風(fēng)扇馬達(dá)切斷。當(dāng)制冷壓力升高超過第二預(yù)設(shè)水 平時，壓力開關(guān)將風(fēng)扇馬達(dá)重新啟動。在這種方式下風(fēng)扇馬達(dá)被循環(huán)用以調(diào) 節(jié)制冷壓力。這個實施例雖然簡單，但需要安裝者進(jìn)入到制冷系統(tǒng)中安裝壓力開關(guān)， 這可能導(dǎo)致制冷劑的泄漏。同樣它也會導(dǎo)致快速的風(fēng)扇循環(huán)，從而使系統(tǒng)各 種部件上地受壓。而且，在更低的室外溫度下制冷能力和效率大大地下降了 。這兩種實施例都需要幾個額外的部件安裝在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常包括一低壓開關(guān)(LPS),它作為保護(hù)元件并且當(dāng)制冷壓力下降到 非常低的水平時(通常意味制冷劑的損耗)，將系統(tǒng)關(guān)閉。然而，即使制冷 水平處于正常水平，低壓開關(guān)也會故障切斷，并引起在低溫環(huán)境制冷循環(huán)的 初始階段就被擾動切斷。所以，這樣的低溫環(huán)境裝置需要一 LPS旁路計時 開關(guān)，其旁路了 LPS,允許在一設(shè)定時間內(nèi)，典型地為3分鐘，在每個循環(huán)
的初始階段允許持續(xù)的運行。在這設(shè)定時間后，制冷壓力通常會升高到復(fù)位LPS的水平，并且旁路就不需要了。如果即使超過這一設(shè)定時間后LPS仍切斷，那么很顯然指示了系統(tǒng)故障并且相應(yīng)的關(guān)機(jī)是有道理的。在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，低溫環(huán)境冷卻運行也可導(dǎo)致室內(nèi)熱交換器盤管被凍 結(jié)。所以需要在室內(nèi)盤管上安裝一冷凍恒溫器。這是一個很簡單的溫度開關(guān)， 其測量盤管上冷凍溫度并切斷空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。目前雙級空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用越來越普遍。在這種系統(tǒng)中，第一級通過降 低由壓縮機(jī)產(chǎn)生的制冷劑流率提供顯著的低溫制冷能力，而第二級則提供完 全的制冷能力。由于在較適中的溫度條件下更低的制冷能力足以滿足制冷需 求，第一級是典型地更高效能。而效能稍差的第二級則可以當(dāng)溫度較熱的情 況下處理更高的需求。將現(xiàn)有技術(shù)中的裝置應(yīng)用到更新的和更好效能的雙級空氣調(diào)節(jié)器中變 得越來越困難。這是因為雙級會有兩個不同的制冷劑流率，因此有兩個不同 的所需制冷溫度或者壓力范圍，每級一個。上述裝置可以被優(yōu)化于僅僅一個 這樣的范圍和一個級上，其伴隨著發(fā)生在其它級上的性能和可靠性的降低。 "雙化，，裝置并將其安裝在在一雙級空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)上是很復(fù)雜且不太實用 的。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的低溫環(huán)境制冷裝置沒有被發(fā)現(xiàn)可用于雙極系統(tǒng)。相應(yīng)地，對于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一種不斷的需求，這種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能 在低溫環(huán)境下有效地制冷，并且能夠克服上述的一個或多個缺點以及目前其 他的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的缺點。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明揭示的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含一溫度傳感器，第 一溫度傳感器測量 測量空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)外部的環(huán)境溫度，以及一控制器，溫度傳感器與控制器電 性連接。當(dāng)環(huán)境溫度低于一設(shè)定溫度時，控制器內(nèi)部的控制算法控制控制器進(jìn)入低溫環(huán)境冷卻模式。在一個實施例中，設(shè)定溫度可以是華氏55度。479.1說明書第4/12頁該空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括制冷回路，其包括壓縮機(jī)，冷凝器、冷凝器風(fēng)扇、 測量冷凝器溫度的第二溫度傳感器、測量設(shè)置于制冷回路內(nèi)的制冷劑壓力的 低壓開關(guān)。壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇、第二溫度傳感器和低壓開關(guān)也都是與控制 器電性相連。第一、第二溫度傳感器和低壓開關(guān)將各自的測值信號提供給控制器。算法控制控制器，從而基于在一預(yù)設(shè)的風(fēng)扇循環(huán)表下室外空氣溫度，感 測的室外盤管溫度以及當(dāng)前壓縮機(jī)的工作狀態(tài)，冷凝器風(fēng)扇循環(huán)地開啟和切 斷算法還控制控制器，從而在冷凝器風(fēng)扇上施加最小或者最大的循環(huán)頻率。算法還進(jìn)一步控制控制器，從而在低溫室外環(huán)境冷卻條件下在冷卻循環(huán) 的初始階段，控制器不響應(yīng)于低壓開關(guān)切斷，其可能不正確地指示了系統(tǒng)故 障，但在確實指示了系統(tǒng)故障的情況下，仍關(guān)閉壓縮機(jī)以響應(yīng)于低壓開關(guān)切斷。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的典型實施例的的示意圖；圖2是圖1的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器內(nèi)嵌入的算法的邏輯圖的第一部分；圖3是圖2的邏輯圖的第二部分；以及 圖4是圖2的邏輯圖的第三部分。
具體實施方式本發(fā)明提供了一完整的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其能夠在存在于大多數(shù)氣候帶下 的室外環(huán)境溫度的全部范圍內(nèi)在冷卻模式下工作，其包括甚至在低于華氏 55度的溫度。有利地，本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在室外溫度的該范圍內(nèi)，就 可以很方便的獲得最佳的性能與可靠性，并且需要最少地或者不需要附件元 件的現(xiàn)場安裝。
參照圖1,其圖示了本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100有 制冷管路105、壓縮機(jī)IIO、冷凝器盤管120、冷凝器或者室外風(fēng)扇125、膨 脹裝置130、蒸發(fā)器盤管140以及蒸發(fā)器或者室內(nèi)風(fēng)扇145。在系統(tǒng)100中， 由制冷管路105，壓縮機(jī)110,冷凝器盤管120，膨脹裝置130和蒸發(fā)器盤 管140組成了制冷回路101，并且制冷劑流過其中，如圖1的箭頭所示。系統(tǒng)IOO還包括嵌入有控制算法155的控制器150?？刂破?50與系統(tǒng) 100電性連接并且控制系統(tǒng)100。例如，控制器150控制至少壓縮機(jī)110和 室外風(fēng)扇(ODF) 125的運行。系統(tǒng)IOO還包含有室外溫度(OAT)傳感器160, 室外熱交換器盤管溫度(OCT)傳感器170，和低壓開關(guān)(LPS) 180，它們 與控制器150也是電性連接，下面將會對其進(jìn)行詳細(xì)描述。在系統(tǒng)100的一 個實施例中，OAT傳感器160和OCT傳感器170都是熱敏電阻。控制器150 基于OAT傳感器160測得的OAT、 OCT傳感器170確定的OCT、以及壓 縮機(jī)110的工作運行狀態(tài)，根據(jù)下述的算法155,使得ODF循環(huán)地開啟和 關(guān)閉。這樣，控制器150在ODF 125上施加最小或者最大的周期頻率。這里針對用于控制的任何方法或系統(tǒng)而言的術(shù)語"控制器"，應(yīng)當(dāng)被理 解為微處理器，微控制器，可編程數(shù)字信號處理器，嵌入式電路，計算機(jī)軟 件，計算機(jī)硬件，電子電路，應(yīng)用特殊嵌入式電路，可編程邏輯單元，可編 程門陣列，可編程陣列邏輯，個人電腦，芯片，離散的模擬、數(shù)字或者可編 程單元以及其他可提供過程函數(shù)的設(shè)備的組合。LPS 180與系統(tǒng)100以這樣一種方式連接，使得它能夠檢測系統(tǒng)100內(nèi) 制冷劑壓力的下降低于一可接受水平，其指示了系統(tǒng)100內(nèi)的制冷劑泄漏。 LPS 180可發(fā)送信號給室外設(shè)備(未圖示)如一個報警器，用來指示故障。在本發(fā)明中，LPS 180與制冷管路105在壓縮機(jī)110之前某處相連才妻， 并發(fā)送這種故障信號給控制器150。另外，在本發(fā)明中，算法155被配置于， 使得在冷卻循環(huán)的初始階段期間低于室外溫度的情況下，控制器150不響應(yīng) 于來自LPS180的信號。有利地，算法155被配置于，使得控制器150關(guān)停 和保護(hù)壓縮才幾110，響應(yīng)于在確實指示系統(tǒng)故障的情況下對LPS 180的信 號，，而忽略沒有準(zhǔn)確指示這種故障的LPS 180的信號。這個過程在下面還 要詳細(xì)的描述。而且，算法155配置于僅僅使用這些在傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)上 的部件，所以，不需要特殊的外加部件、額外的接線，或者進(jìn)入到制冷系統(tǒng)， 其可能導(dǎo)致由于接錯線或者污染所引起的損壞。 一旦系統(tǒng)100安裝好了，它 也不需要技術(shù)人員的額外服務(wù)來提供低溫環(huán)境下的冷卻運行。同樣也將在下 面將進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的系統(tǒng)100在沒有現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)的額外費用和 相關(guān)缺點的情況下，提供了低溫環(huán)境冷卻的好處。在一個實施例中，系統(tǒng) 100也可為一個雙級系統(tǒng)，控制器150被配置于在第一或者"高"級，和第 二或者"低'，級。在雙級系統(tǒng)的低級，系統(tǒng)100通過降低壓縮機(jī)110所產(chǎn)生 的制冷劑流率提供較低的制冷能力。在高級，系統(tǒng)IOO提供系統(tǒng)的全部的制 冷能力。低級是典型地更加量效，而其較低的制冷效力足以滿足一般氣候條 件或者系統(tǒng)100上的負(fù)載較低的制冷需求。而低能效的高級可用于處理高負(fù) 載或者天氣很熱的情況。例如，在低級時，壓縮機(jī)IIO可具有單活塞配置， 而在高級時，可以具有雙活塞配置，其允許制冷劑的更高流率?？刂破?50 被配置于確定系統(tǒng)100在高級還是低級運行。本發(fā)明的系統(tǒng)IOO在控制多級冷卻設(shè)備時，通過在控制器150中智能集 成所用測感和控制函數(shù)，消除了額外部件和接線的復(fù)雜性。這使得安裝有裝 置的普通工廠內(nèi)的系統(tǒng)IOO也能運行。恒溫控制器190位于待冷卻的環(huán)境內(nèi)檢測環(huán)境內(nèi)的溫度，并與控制器 150通信是否需要制冷。如前所述，系統(tǒng)100使用控制器150來監(jiān)控OCT 傳感器170， OAT傳感器160, LPS 180,恒溫控制器190，以及用于控制壓 縮機(jī)110和ODF 125的其它輸入。恒溫控制器190^^皮配置為，當(dāng)待冷卻的 環(huán)境溫度升高超過一期望溫度或期望溫度范圍時，恒溫控制器190發(fā)出信號 給控制器150指示需要冷卻。這個信號用于啟動壓縮機(jī)110和ODF125，其 開始冷卻循環(huán)。當(dāng)待冷卻的環(huán)境溫度降至期望溫度或在期望溫度范圍內(nèi)時，恒溫控制器190發(fā)出信號給控制器150指示冷卻溫度達(dá)到了，壓縮機(jī)110 和ODF 125關(guān)閉。恒溫控制器190也可以發(fā)信號給控制器150使其進(jìn)入低 溫環(huán)境冷卻模式。在正常制冷運行的期間內(nèi)，控制器150通過算法155基本上同時實現(xiàn)對 室外風(fēng)扇125和壓縮機(jī)110的循環(huán)地開啟和關(guān)閉。"正常制冷運行"對于本 發(fā)明的目的而言，是指當(dāng)外界環(huán)境溫度高于一設(shè)定溫度值時的運行。在一個 實施例中，設(shè)定溫度值可以是大約華氏55度。當(dāng)然，在用戶確定的任何期 望溫度下，本發(fā)明控制系統(tǒng)100的控制器可進(jìn)入到正常制冷模式。相反地， 對于本發(fā)明而言，"低溫環(huán)境冷卻"是指室外空氣溫度低于一設(shè)定溫度值時 的冷卻運行。在低溫環(huán)境冷卻運行中，控制器150通過循環(huán)ODF 125來控 制系統(tǒng)100的運行，而壓縮機(jī)110持續(xù)運行用以確保液態(tài)制冷劑提供給膨脹 閥130能夠維持?？刂破?50監(jiān)測OCT傳感器170與OAT傳感器160的 溫度差，其指示了 ODF 125周期性地開啟和關(guān)閉，這將在下面的ODF循環(huán) 程序所描述，其作為算法程序155的一部分。在每個制冷循環(huán)的開始，算法155在第一時段t，內(nèi)保持ODF開啟。當(dāng) 0CT〈0AT + X時，算法155關(guān)閉ODF 125。如果OCT > OAT + X2或者 OCT 〉 T3時,ODF 125開啟。當(dāng)系統(tǒng)100在低溫環(huán)境冷卻一莫式下，通過在控 制器150中使用定時器，算法155對ODF 125的開啟和關(guān)閉不會超過第二時段t2。如這里所使用的，算法155中的X!,X2和丁3是溫度常數(shù)，t!和t2是時間常數(shù)。在一實施例中，這些常數(shù)就是當(dāng)雙級高級或單級運行時，X] 大約為華氏3度，當(dāng)雙級低級時X、大約是華氏1度，X2大約是華氏25度， 丁3大約是華氏80度，t!大約是3分鐘，h大約是30分鐘。而在本發(fā)明中，可以使用其它的溫度常數(shù)X，， X2和T3，以及其它的時間常數(shù)t!和t2。 在算法155中，溫度和時間常數(shù)的值環(huán)境的特定參數(shù)已經(jīng)所使用的系統(tǒng)。因此算法155應(yīng)用上面所述的溫度值和測量值來防止制冷劑的回流和
壓縮機(jī)的熱保護(hù)跳變。壓縮機(jī)110通過熱跳變裝置(未圖示)內(nèi)部地^皮保護(hù)， 該裝置對壓縮機(jī)110的溫度和供電電流的大小很敏感。當(dāng)電流或者溫度參數(shù) 超過了期望值，其指示了壓縮機(jī)110上的會不期望的高負(fù)荷，熱跳變裝置保 護(hù)壓縮機(jī)110免于熱損壞，但在制冷運行期間不企圖使用其對壓縮機(jī)110周期性地開啟和關(guān)閉。有利地，算法155避免導(dǎo)致熱跳變裝置激活的熱條件。 算法155還優(yōu)化了單級和雙級系統(tǒng)在低溫環(huán)境情況下的性能(制冷能力和效 率)。算法155也限制了ODF 125的循環(huán)，使它只要完成所需的工作，從 而可通過相比于以前可行的，減少ODF的周期數(shù)來不斷改善可靠性。如前所述，算法155在第一時段t！內(nèi)啟動ODF 125，其允許系統(tǒng)100 里的制冷劑得以穩(wěn)定。為了確保系統(tǒng)不至因為LPS 180對較低的系統(tǒng)制冷劑 的錯誤指示而被關(guān)斷，控制器150使用了 LPS旁路程序，其為算法155的 一部份。在制冷循環(huán)的開始，系統(tǒng)100啟動壓縮機(jī)110,即使LPS180指示了存 在較低的系統(tǒng)制冷劑吸收的情況，并且在第一時段^內(nèi)(比如，制冷循環(huán)的 第一個3分鐘)忽略LPS 180。 LPS 180在第一時段t！內(nèi)被忽略，用以允許 系統(tǒng)10 0有足夠的時間恢復(fù)到正常的制冷壓力。在第一時段h后，如果LPS 180指示了存在較低的系統(tǒng)制冷吸收的情 況，，那么算法155就會控制系統(tǒng)100關(guān)閉ODF 125，并且將其保持到第三 時段t3時間，此時壓縮機(jī)110保持運行。在一個實施例中，t3大約是10分鐘。制冷壓力上升并且ODF 125關(guān)閉，這可使制冷壓力為正常運行水平， LPS 180就不再指示存在較低的系統(tǒng)制冷吸收的情況。如果在第三時段t3內(nèi)， LPS 180就不再指示較低的系統(tǒng)制冷吸收的情況，那么算法155控制系統(tǒng)100 在ODF 125關(guān)閉狀態(tài)下繼續(xù)制冷，遵循上述的ODF循環(huán)程序，并且在剩下 的制冷循環(huán)中忽略LPS 180。 如果在第三時段t3內(nèi)，LPS 180仍指示較低的系統(tǒng)制冷吸收的情況，系統(tǒng)100將遵循正常的LPS響應(yīng)，也就是說，通過切斷壓縮機(jī)110和產(chǎn)生LPS 故障信號，來停止制冷運行。該LPS故障信號為需要系統(tǒng)100來維護(hù)的故障。參考圖2-4，該流程示了上述的算法155，其嵌入在系統(tǒng)100的控 制器150中。在制冷循環(huán)的開始(步驟1 )，算法155讀取OAT傳感器160 (2 )。 算法155確定由OAT傳感器160測得的OAT是否高于還是低于設(shè)定溫度值， 也就是第一溫度T(3)。如果OAT高于第一溫度TV算法155控制系統(tǒng)IOO進(jìn)入正常制冷運行 (4)。如果OAT低于溫度T!，算法155控制系統(tǒng)100進(jìn)入低溫環(huán)境冷卻 模式(5)。在低溫環(huán)境冷卻才莫式，控制器150啟動壓縮機(jī)110和ODF 125， 并在第一時段^內(nèi)旁路LPS 180(6)。在第一時段t!后，控制器150 4企測 LPS180的狀態(tài)(7)，并判斷它是開還是關(guān)，也就是，激活還是未激活(8)。如果LPS180關(guān)閉，算法155進(jìn)入步驟(17),下述將對其進(jìn)行陳述。 如果LPS 180是開啟的，算法155控制控制器150關(guān)閉ODF 125,并在第三 時段t3內(nèi)一直檢測LPS 180的狀態(tài)。算法155會一直4企測在ODF 125關(guān)閉 下LPS是否還是開啟的(10)。如果LPS 180在第三時段t3內(nèi)始終開啟((9) - (10))，算法155控 制控制器150關(guān)閉壓縮機(jī)110,開啟ODF125，宣告系統(tǒng)故障，初始化計時 器(ll)。算法155然后再檢測一遍LPS 180 ( 12)，并判斷LPS180是開 啟還是關(guān)閉(13)。如果LPS 180是關(guān)閉的，控制器150將再次開始制冷循 環(huán)和檢測OAT傳感器160，如上所述(2)。如果LPS180在步驟(13 )是 開啟的，然而，算法155會判斷在步驟(11 )初始化的計時器是否到達(dá)第四 時段U(14)。在一個實施例中，U可以是15分鐘。如果計時器少于tt，算 法155執(zhí)行上述的步驟(12)。如果計時器超過tt，然而，算法155控制控 制器150在執(zhí)行步驟(12)前關(guān)斷ODF125 ( 15 )。步驟(11)的計時器初 始化的運用使得一旦LPS 180提示準(zhǔn)確的系統(tǒng)故障后，允許ODF 125幫助 恢復(fù)導(dǎo)致壓縮機(jī)關(guān)斷的系統(tǒng)參數(shù)。ODF 125運行U時間來幫助系統(tǒng)100的恢 復(fù)。如果在t4時間內(nèi)系統(tǒng)不能得以恢復(fù)，算法155繼續(xù)監(jiān)控LPS 180，風(fēng)扇 停止，直到系統(tǒng)100恢復(fù)。如果系統(tǒng)100恢復(fù)了，算法155將系統(tǒng)IOO返回 到步驟(2)，如上所述?；氐讲襟E(10)，如果LPS 180關(guān)閉，算法155將旁路LPS 180而維持 冷卻循環(huán)(16)，再次讀取OAT傳感器160和OCT傳感器170，判斷OAT 是否低于第一溫度Ti (18)。如果OAT不低于第一T, (18)，算法155控 制系統(tǒng)100進(jìn)入正常冷卻模式(4)。如果OAT低于第一溫度T!，算法155 判斷OAT是否也低于第二溫度T2 (19)。在一個實施例中，第二溫度T2 可以是華氏38度。如果OAT高于第二溫度T2，算法155控制控制器150 開啟ODF 125 ( 20 )，在步驟(21 )檢測LPS此時是否被旁路了 ，如步驟 U6)所述。如果LPS被旁路，算法155執(zhí)行上述的步驟(17)。如果LPS 沒有被旁路，算法155將判斷LPS 180是否開啟(22)。如果LPS180沒有 開啟，算法再執(zhí)行步驟(17)。如果LPS 180是開啟的，算法將執(zhí)行上述的 步驟(11)。本發(fā)明揭示了系統(tǒng)100的效率可以通過二次比4交OAT與T2 值來提高。如果OAT低于T,而大于T2時，ODF 125的循環(huán)可以減少。所 以，當(dāng)OAT介于L與T2之間時，算法155可以基本上旁路算法155的ODF 循環(huán)程序。這樣減少了整個循環(huán)的數(shù)量，從而降低ODF 125的磨損?；氐讲襟E(19),如果算法155判斷OAT低于第二溫度T2,算法155 檢測ODF計時器是否運行(23)。如果ODF計時器沒有運行，算法]55將 啟動ODF計時器(24)，并然后檢測ODF 125是否開啟(25 )。如果ODF 計時器已經(jīng)開始運行，算法155直接從步驟(23)跳到步驟(25)。如果ODF 125關(guān)閉(25)，算法155檢測OCT是否高于OAT與常量 X2之和(26)。如果OCT高于OAT與X2之和，算法155開啟ODF 125, 重新初始化ODF計時器(28)，并然后執(zhí)行上述的步驟(21)。如果OCT低于該值，算法155檢測其是否高于溫度T3 (27)。如果 OCT高于或等于T3，算法155執(zhí)行上述步驟(28);如果OCT低于T3，算 法155將檢測步驟(23)的計時器是否達(dá)到了第二時段12。如果計時器達(dá)到 了 t2，算法155執(zhí)行步驟(28)。如果這個延時少于t2,算法155執(zhí)行步驟 (21)。所以，通過ODF計時器的使用，算法155防止ODF 125不至于循 環(huán)得過于頻繁。這防止了系統(tǒng)100內(nèi)不必的諧擾動和系統(tǒng)部件的磨損?；氐讲襟E(25)，如果算法155判斷ODF 125開啟，算法155然后判 斷OCT是否低于OAT與常量X!之和(29)。如果OCT低于OAT與X] 之和，算法155將關(guān)閉ODF 125,再次初始化ODF計時器(28),并然后 執(zhí)行上述的步驟(21 )。如果OCT不低于OAT與X!之和，算法155檢測步驟(23 )中的計時 器是否達(dá)到第二時段t2(30)。如果計時器達(dá)到t2,算法155執(zhí)行步驟(28)。 如果計時器少于t2,算法155執(zhí)行步驟(21 )。再一次，通過ODF計時器 的使用，算法155防止ODF 125不至于循環(huán)得過于頻繁。這防止了系統(tǒng)100 內(nèi)不必的諧擾動和系統(tǒng)部件的磨損。本發(fā)明中的系統(tǒng)100可以與其他系統(tǒng) 一起使用用于室內(nèi)盤管的防凍保護(hù)。這些裝置在2006年12月28日遞交的 相關(guān)美國專利申請第11/646,674號中又進(jìn)一步講述，其標(biāo)題為"HAVC系統(tǒng) 的室內(nèi)盤管凍結(jié)的檢測和響應(yīng)方法"，其與本系統(tǒng)相輔相成。上述對本發(fā)明的具體描述揭示了本發(fā)明及其具體實施例。對本發(fā)明的具 體實施例的修改和改進(jìn)顯然在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。對于本領(lǐng)域 的一般技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的上述描述的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù) 方案。因此，本發(fā)明的這些具體實施例僅用于說明，而不是對本發(fā)明技術(shù)方 案說要求保護(hù)的范圍的限定。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)通過其權(quán)利要求而限 定。
權(quán)利要求
1. 一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括第一溫度傳感器，其中所述第一傳感器測量所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)外部的環(huán)境空氣溫度；以及一控制器，其中所述第一溫度傳感器與所述控制器電性連接，其中，當(dāng)所述環(huán)境空氣溫度低于第一溫度時，嵌入在所述控制器上的算法控制所述控制器進(jìn)入到一低溫環(huán)境冷卻模式；
2. 如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一壓縮機(jī)；一冷凝器盤管，其中所述冷凝器盤管與所述壓縮機(jī)流暢連接； 一冷凝器風(fēng)扇，其中所述冷凝器風(fēng)扇在所述冷凝器盤管上吹動空氣；以及一恒溫器，其中所述恒溫器通過所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)被設(shè)置于待冷卻的環(huán) 境內(nèi)，并且測量所述環(huán)境內(nèi)的第二溫度，并且其中，所述壓縮機(jī)、所述冷凝器風(fēng)扇和所述恒溫器與所述控制器電性連 接，并且其中，當(dāng)所述第二溫度高于所述環(huán)境的一期望溫度范圍時，所述恒溫器 將信號發(fā)送給所述控制器，用以啟動所述壓縮機(jī)和所述冷凝器風(fēng)扇，當(dāng)所述 第二溫度在所述期望溫度范圍內(nèi)時，所述恒溫器將信號發(fā)送給所述控制器， 用以關(guān)閉壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇。
3. 如權(quán)利要求2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述恒溫器控制所述控制器用以 進(jìn)入所述低溫環(huán)境冷卻纟莫式。
4. 如權(quán)利要求2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二溫度傳感器，其中所述第二溫度傳感器與所述控制器電性連接，并且觀'J量所述冷凝器盤管的溫度，其中，當(dāng)所述控制器在所述低溫環(huán)境冷卻模式下時，所述算法這樣控制所述控制器當(dāng)所述環(huán)境空氣溫度高于第三溫度并且低于所述第一溫度時，如果所述壓縮機(jī)啟動，所述室外風(fēng)扇啟動；當(dāng)所述環(huán)境空氣溫度低于所述第三溫度時，所述壓縮機(jī)和所述冷凝器風(fēng) 扇在第一時段內(nèi)是啟動的；如果所述冷凝器盤管的所述溫度低于所述環(huán)境空氣溫度與第一補(bǔ)償值 之和，或者如果所述冷凝器風(fēng)扇的啟動超過第二時段，在所述第一時段流逝 后，所述冷凝器風(fēng)扇關(guān)閉；如果所述冷凝器盤管的溫度高于所述環(huán)境空氣溫度與第二補(bǔ)償值之和， 或者如果所述冷凝器溫度高于第四溫度，或者如果所述冷凝器風(fēng)扇的關(guān)閉超 過所述第二時段，所述冷凝器風(fēng)扇重新被啟動。
5.如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一低壓開關(guān)，其中所述低壓開關(guān)與所述控制器電性連接，并測量設(shè)置在 所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑的壓力，并且如果所述制冷劑的所述壓力下降 低于一期望值時，發(fā)送故障信號給所述控制器；并且其中所述算法進(jìn)一步這樣控制所述控制器通過所述控制器，所述低壓開關(guān)在第一時段被忽略；如果所述低壓開關(guān)發(fā)送所述故障信號，在所述第一時段流逝后所述冷 凝器風(fēng)扇被關(guān)閉；所述低壓開關(guān)在第三時段被持續(xù)檢測；在所述第三時段期間，如果所述低壓開關(guān)不再發(fā)送所述故障信號，所 述低壓開關(guān)被忽略直至所述第二溫度在所述期望溫度范圍之內(nèi)；并且 如果在所述第三時段末，所述低壓開關(guān)發(fā)送所述故障信號，所述壓縮 才幾一皮關(guān)閉。
6. 如權(quán)利要求5所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第一溫度是華氏55度； 所述第三溫度是華氏38度； 所述第四溫度是華氏80度； 所述第一補(bǔ)償值是華氏3度； 所述第二補(bǔ)償值是華氏25度； 所述第一時段是3分鐘； 所述第二時段是30分鐘；以及 所述第三時段是10分鐘。
7. 如權(quán)利要求5所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一雙級空氣 調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
8. 如權(quán)利要求7所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中 所述第一溫度是華氏55度； 所述第二溫度是華氏38度； 所述第三溫度是華氏80度；當(dāng)所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在高級冷卻運行下，所述第一補(bǔ)償值是華氏3度，當(dāng) 所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在低級冷卻運行下，為華氏3度；所述第二補(bǔ)償值是華氏25度；所述第一時段是3分鐘；所述第二時段是30分鐘；以及所述第三時段是10分鐘。
9.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括一制冷回路，其具有一壓縮機(jī)和一冷凝器風(fēng)扇； 第一溫度傳感器，其檢測環(huán)境室外空氣溫度；一控制器，其與所述壓縮機(jī)、所述冷凝器風(fēng)扇以及所述第一溫度傳感 器電性連接；以及嵌入在所述控制器上的算法，當(dāng)所述環(huán)境空氣溫度低于一設(shè)定溫度時， 所述算法在低溫環(huán)境冷卻模式下運行所述制冷回路，基于所述低溫環(huán)境冷卻 模式的初始化，在笫一預(yù)設(shè)時段內(nèi)運行所述冷凝器風(fēng)扇。
10. 如權(quán)利要求9所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述設(shè)定溫度大約為華氏55度。
11. 如權(quán)利要求9所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第一預(yù)設(shè)時段大約為3分鐘。
12. 如權(quán)利要求9所迷的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測量冷凝器盤管的溫度 的第二溫度傳感器，其中所述第二傳感器與所述控制器電性連接，其中，當(dāng)在所述低溫環(huán)境冷卻模式下，如果所述冷凝器盤管的溫度低于 所述環(huán)境室外空氣溫度和第一溫度補(bǔ)償值的第一和，或者如果所述冷凝器風(fēng) 扇的啟動超過第二預(yù)設(shè)時段，所述算法被配置于在所述第一預(yù)設(shè)時段之后， 關(guān)閉所述冷凝器風(fēng)扇。
13. 如權(quán)利要求12所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第二預(yù)設(shè)時段大約為三十 分鐘。
14. 如權(quán)利要求12所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第一溫度補(bǔ)償值大約為華 氏3度。
15. 如權(quán)利要求12所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中當(dāng)所述控制器運行所述制冷回 路來執(zhí)行高級冷卻運行時，所述第一溫度補(bǔ)償值大約為華氏3度，并且當(dāng)所 述控制器運行所述制冷回路來執(zhí)行低級冷卻運行時，大約為華氏1度。
16.如權(quán)利要求9所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述低溫環(huán)境冷卻模式 下，如果所述冷凝器盤管的溫度高于所述環(huán)境室外空氣溫度和第二溫度補(bǔ)償 值的第二和，或者如果所述冷凝器盤管的溫度大于第三溫度補(bǔ)償值，所述算 法進(jìn)一步被配置于在所述第一預(yù)設(shè)時段之后，運行所述冷凝器風(fēng)扇。n.如權(quán)利要求16所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第二溫度補(bǔ)償值大約為華氏25度，所述第三溫度補(bǔ)償值大約為華氏80度。
17. 如權(quán)利要求9所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述低溫環(huán)境冷卻模式 下，如果所述冷凝器風(fēng)扇的關(guān)閉超過所述第二預(yù)設(shè)時段，所述算法被配置為 運行所述冷凝器風(fēng)扇。
18. 如權(quán)利要求18所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述第二預(yù)設(shè)時段為30分鐘。
19. —種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括一制冷回路，其包括一壓縮機(jī)和一冷凝器風(fēng)扇；一壓力傳感器，其測量所述制冷回路內(nèi)的制冷壓力；第一溫度傳感器，其測量環(huán)境室外空氣溫度；一控制器，其與所述壓縮機(jī)、所述冷凝器風(fēng)扇、所述壓力傳感器以及所述第一溫度傳感器電性連接；以及嵌入在所述控制器上的算法，當(dāng)所述環(huán)境空氣溫度低于一設(shè)定溫度時， 所述算法在低溫環(huán)境冷卻模式下運行所述制冷回路，并且，所述算法，基于 所述低溫環(huán)境冷卻模式的初始化，在第一預(yù)設(shè)時段內(nèi)不考慮所述制冷壓力運 行所述冷凝器風(fēng)扇，以及如果所述制冷壓力低于一期望水平，在第二時段關(guān) 閉所述冷凝器風(fēng)扇。
全文摘要
一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括與壓縮機(jī)電性連接的一控制器，一冷凝器風(fēng)扇，測量環(huán)境溫度的一溫度傳感器，測量空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中冷凝器盤管的溫度的一溫度傳感器，以及測量設(shè)置于該空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑的壓力的一低壓開關(guān)(LPS)。當(dāng)環(huán)境空氣的溫度低于設(shè)定溫度時，在控制器上的算法控制控制器進(jìn)入到低溫環(huán)境冷卻模式。算法進(jìn)一步控制控制器以便最小或最大的周期頻率施加在冷凝器風(fēng)扇上。該算法還進(jìn)一步控制控制器，使控制器對于冷卻循環(huán)前期在較低的外界環(huán)境溫度下的低壓開關(guān)切斷不作出響應(yīng)，因為這不能準(zhǔn)確指示為系統(tǒng)故障，但是對于確實指示為系統(tǒng)故障的情況下仍關(guān)閉壓縮機(jī)以響應(yīng)于LPS的切斷。
文檔編號G05D23/12GK101401051SQ200780008479
公開日2009年4月1日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者E·L·米爾斯, L·A·特納, R·K·沙 申請人:開利公司