CN111356887A - 用于冷却回路中的制冷剂充注量确定的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却回路(40)中的制冷剂充注量确定的方法，包括以下步骤：加载步骤，加载步骤包括通过减小膨胀流(100)将基本上所有的制冷剂从回路的低压部段(72)加载到高压部段(74)中，卸载步骤，卸载步骤允许加载在所述高压部段(74)中的制冷剂的膨胀流(100)进入所述低压部段(72)中，并且确定在所述卸载步骤中从所述高压部段(74)流动到所述低压部段(72)的制冷剂的量，以及基于在所述卸载步骤中从所述高压部段(74)流动到所述低压部段(72)的制冷剂的所述量来计算所述冷却回路(40)中的制冷剂充注量。

Description

用于冷却回路中的制冷剂充注量确定的方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷却回路中的制冷剂充注量确定的方法，所述冷却回路包括：

低压部段和高压部段，

压缩机单元，用于通过压缩所述制冷剂来产生从所述低压部段到所述高压部段的制冷剂压缩流，

膨胀装置，用于通过膨胀存在于所述高压部段中的制冷剂来产生从所述高压部段到所述低压部段的制冷剂膨胀流，

在所述高压部段中的放热热交换器，用于冷却、尤其是冷凝压缩的制冷剂，

在所述低压部段中的吸热热交换器，用于蒸发膨胀的制冷剂。

根据本发明的冷却回路中的术语“制冷剂充注量”必须被理解为存在于所述冷却回路中的制冷剂的总量。

背景技术

通常，确定冷却回路中的制冷剂充注量需要技术人员使用真空泵来抽空冷却回路并且用刻度来测量排出的制冷剂的量。

这种已知的方法使得必须将冷却回路和与其相关联的存储单元以及用于排空冷却回路的设备带到相同的位置，并且确定排出的制冷剂的量，另外，已知的方法是耗时的，使得总之已知的方法是相当昂贵的。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够以较廉价的方式确定冷却回路中的制冷剂充注量的方法。

该目的通过如上所述的用于冷却回路中的制冷剂充注量确定的方法的第一实施例来实现，该方法包括以下步骤：

加载步骤，包括通过减少所述膨胀流，尤其是在所述膨胀流终止的情况下，将基本上所有的制冷剂从所述低压部段加载到所述高压部段中，

卸载步骤，包括允许加载在所述高压部段中的制冷剂膨胀流动进入所述低压部段中，以及

确定在所述卸载步骤中从所述高压部段流到所述低压部段的制冷剂的量，

以及基于在所述卸载步骤中从所述高压部段流动到所述低压部段的所述制冷剂的量来计算所述冷却回路中的制冷剂充注量。

本发明的优点在于，不需要附加的设备来进行制冷剂充注量确定，从而所述方法可以在任何地方使用而不需要附加的设备。

此外，所述方法耗时较少，使得待由所述冷却回路冷却的物体或货物不受由于所述制冷剂充注量确定而引起的任何温度变化的影响。

在卸载步骤过程中，可以在所述膨胀装置的任何开口程度下确定流经所述膨胀装置的制冷剂的量，只要该开口程度与限定的流特性相关即可。

为了在所述卸载步骤期间加速确定流过所述膨胀装置的制冷剂的量，所述膨胀装置被控制为处于其完全打开状态。

通常可能的是，使用根据本发明构思的方法，而不管在加载步骤之后制冷剂充注量存在于气相或液相中。

在这种情况下，例如，流量计，尤其是科里奥利流量计，被使用以检测在所述卸载步骤期间从高压部段流到所述低压部段的制冷剂的量。

为了获得准确的结果，有利的是，包括终止所述压缩流的终止步骤在所述加载步骤之后，使得系统能够进入平衡状态。

优选地，在所述卸载步骤期间，所述压缩流保持终止，以避免流到所述低压部段的制冷剂的量的确定不准确。

然而，如果压缩的制冷剂在放热热交换器中不冷凝成液体制冷剂，则在所述卸载步骤期间可能允许减小的压缩流，例如小于最大压缩流的50％，并因此可能降低制冷剂的量的确定的精度。

然而，为了执行根据本发明的方法，有利的是，在所述高压部段中加载的所述制冷剂在低于最大饱和排出温度的温度处，例如低于最大饱和排出温度5开尔文，优选低于最大饱和排出温度10开尔文，通过所述高压部段中的所述热交换器被冷凝成液体制冷剂，因为在这种情况下，可以确定在所述卸载步骤中通过所述膨胀装置的制冷剂的主要部分是液体。

为了在所述高压部段中收集液体制冷剂，有利的是，所述高压部段中的所述冷凝的制冷剂被收集在用于液体制冷剂的接收器中，该接收器布置在所述放热热交换器的后方。

为了提高根据本发明的方法的精度，有利的步骤提供了在加载步骤中，低压部段中的压力降低到基本上所有液体制冷剂都被蒸发的压力，例如低于100000Pa，优选地低于50000Pa，使得在加载步骤中，基本上所有制冷剂都加载到所述高压部段中。

为了能够控制所述加载步骤，有利的是，在所述加载步骤期间，所述膨胀流被保持直到所述低压部段中的压力达到低于50000Pa的压力，并且如果例如所述低压部段中的所述压力低于20000Pa，优选低于10000Pa，则膨胀流终止。

为了在整个低压部段上获得压力平衡，有利的是不过快地降低所述低压部段中的压力。因此规定，在所述加载步骤期间，所述低压部段中的所述压力以低于2500Pa/秒的速率减小。

根据前面概述的方法，可以立即从加载步骤切换到终止步骤，然后切换到卸载步骤。

然而，有利的解决方案提供了在所述卸载步骤之前的压力平衡步骤，并且在所述压力平衡步骤期间，所述压缩流和所述膨胀流保持终止，使得低压部段和高压部段中的制冷剂和部件有机会平衡相应的压力和温度，并且冷却回路处于稳态条件。

所述压力平衡步骤优选持续至少5秒。

通常，在所述卸载步骤中，可以检测从高压部段到低压部段的制冷剂流，而与制冷剂的相无关，例如与制冷剂是以液相还是气相存在的事实无关。

为了能够快速和有效地测量在所述卸载步骤中从所述高压部段流向所述低压部段的制冷剂的量，制冷剂的量的确定包括确定从所述高压部段流向所述低压部段的液体制冷剂的量。

特别有利的是，在所述卸载步骤的过程中，仅确定液体制冷剂的量，使得确定通过所述膨胀装置的制冷剂流所需的时间可以保持较短。

存在多种方法来检测在所述卸载步骤中从所述高压部段流向所述低压部段的液体制冷剂的量。

如果在所述卸载步骤中确定所述液体制冷剂的量包括检测液体制冷剂存在于所述膨胀流体中的时间段，则是特别有利的。

为了确定在测量液体制冷剂的量的过程中，不存在由所述膨胀流包括的闪蒸气体，规定膨胀装置连接到接收器中的液体贮存器，并且当开始卸载步骤时，在第一时间段期间的膨胀流是基本上仅液体制冷剂的流。所述第一时间段包括基本上仅有液体制冷剂流过所述膨胀装置的整个时间段。

存在多种可能性来计算在所述第一时间段期间通过所述膨胀装置的液体制冷剂的量。

一种方法规定，在所述第一时间段中通过所述膨胀装置的液体制冷剂的量是考虑到高压部段中的压力、膨胀装置的流特性、尤其是几何形状数据以及第一时间段而确定的。

所述方法的改进版本除了考虑高压部段中的压力之外还考虑低压部段中的压力，使得两个压力之间的压力差可以用于计算制冷剂的量。

根据该方法，与高压部段中的压力或膨胀装置上的压力差相关的膨胀装置的已知流特性，尤其是已知几何形状数据，使得能够计算每时间流过所述膨胀装置的液体制冷剂的量，从而当进一步考虑第一时间段时，能够计算在所述卸载步骤期间流过所述膨胀装置的液体制冷剂的量。

备选地，也可能的是，通过由所述膨胀装置的校准过程预先确定在一定压力水平或压力差水平下每次流动的液体的量，来确定在所述卸载步骤期间流过所述膨胀装置的液体制冷剂的量。

在所述第一时间段期间膨胀流中的所述液体制冷剂的量与所述制冷剂充注量之间的所述已知关系例如可以预先通过实验确定。

由于在所述卸载步骤期间，高压部段处的压力和低压部段处的压力连续变化，特别有利的是，通过考虑高压部段处的压力或压力差以及膨胀装置在多个随后的时间间隔内的流特性，并且确定在每个单独间隔内的相应的液体制冷剂的单独量，并且将所述单独量相加成液体制冷剂的所述量，来确定在所述第一时间段内通过所述膨胀装置的液体制冷剂的量。

根据本发明的一个特别有利的方法，可以通过考虑在所述第一时间段期间的膨胀流中的液体制冷剂的所述量与所述制冷剂充注量之间的已知关系来确定所述冷却回路中的制冷剂充注量。

结合根据本发明的方法的各种实施例的解释，没有定义如何确定所述第一时间段。

例如，可以将传感器结合到通向膨胀装置的流管线中，以检测液体制冷剂或气态制冷剂是否在所述流管线中流动。

这种传感器可以是例如质量流量传感器，例如取决于来自流的阻力，尤其是可以在高压部段上增加水平计或刻度。

备选方案可以是正好在膨胀阀之后的温度传感器，当流从液体变为蒸气时，温度传感器将检测温度升高。

根据本发明的方法的另一个有利的实施例规定，通过检测低压部段与高压部段之间的压力差或高压部段中的压力的随时间的降低来确定所述第一时间段。

该方法基于以下事实，即高压部段中的压力的降低或低压部段和高压部段之间的压力差取决于液体制冷剂或气态制冷剂是否流过所述膨胀装置的事实。

因此，可以使用低压部段与高压部段之间的压力差或高压部段中的压力的降低来确定通过膨胀装置的流从液体制冷剂的流变为气态制冷剂的流的时间。

因此，一种可能性是分析高压部段处的压力梯度，当液体制冷剂的流改变为气态制冷剂的流时，该压力梯度将显著变化。

例如，可以确定压力差随时间的梯度，并且从与液体制冷剂的流相关联的梯度到与气态制冷剂的流相关联的梯度的变化时刻被识别以表示第一时间段结束。

该方法的优点在于这样的事实，即，不需要附加的传感器来识别在卸载步骤开始时开始的第一时间段的结束。

作为根据本发明的方法的第一实施例的备选方案，前述目的通过一种用于冷却回路中的制冷剂充注量确定的方法来解决，所述冷却回路包括低压部段和高压部段、用于通过压缩所述制冷剂来产生从所述低压部段到所述高压部段的制冷剂压缩流的至少一个压缩机单元、用于通过膨胀存在于所述高压部段中的制冷剂来产生从所述高压部段到所述低压部段的制冷剂膨胀流的至少一个膨胀装置、用于冷却、尤其是冷凝压缩的制冷剂的在所述高压部段中的放热热交换器、用于蒸发所述膨胀的制冷剂的所述低压部段中的吸热热交换器，该方法包括以下步骤：

压力平衡步骤，允许制冷剂的膨胀流进入所述低压部段中，终止步骤，终止所述膨胀流，尤其是终止压缩流。

排空步骤，使用压缩机单元产生所述压缩流，以将基本上所有的制冷剂从所述低压部段泵送到所述高压部段中，并且确定在所述排空步骤期间从所述低压部段传递到所述高压部段的制冷剂的总量，并且基于在所述排空步骤期间从所述低压部段传递到所述高压部段的制冷剂的所述量来计算所述冷却回路中的制冷剂充注量。

本发明的优点在于，不需要附加的设备来进行制冷剂充注量确定，从而所述方法可以在任何地方使用而不需要附加的设备。

此外，所述方法耗时较少，使得待由所述冷却回路冷却的物体或货物不受由于所述制冷剂充注量确定而引起的任何温度变化的影响。

特别有利的是，在所述排空步骤中，低压部段中的压力降低到20000Pa以下，优选降低到10000Pa以下。

尤其，在所述排空步骤期间，所述膨胀流在所述低压部段中的限定压力处终止，特别地在等于或低于20000Pa、优选10000Pa的压力处终止。

这种压力水平确保基本上所有的制冷剂都从所述低压部段传递到所述高压部段。

为了获得一致且准确的结果，需要测量开始之前的前提条件是一致的且受控的。

为了实现限定的前提条件，在所述终止步骤之前，进行加载步骤和卸载步骤，所述加载步骤包括通过减小所述膨胀流将基本上所有的制冷剂从所述低压部段加载到所述高压部段中，所述卸载步骤允许加载在所述高压部段中的制冷剂的膨胀流进入所述低压部段中。

为了确定所述冷却回路中的制冷剂充注量，通过至少检测所述低压部段中的压力并且除了所述压力之外至少考虑所述至少一个压缩机的转速和所述至少一个压缩机的内部气缸体积来确定从所述低压部段传递到所述高压部段的制冷剂的量。

利用这些参数，可以以必要的精度计算在所述排空步骤期间由所述压缩机传递的制冷剂的量。

尤其，如果在排空步骤中，通过检测和另外考虑所述高压部段中的压力来确定制冷剂的量，使得例如所述高压部段和所述低压部段之间的压力差能够被计算并用于计算所述制冷剂的量，则是有利的。

由于在将制冷剂从所述低压部段转移至所述高压部段期间低压部段和高压部段中的压力在变化的事实，通过检测所述低压部段中的压力并且除了所述压力之外至少考虑压缩机的转速和在多个随后的单独时间间隔内的内部气缸体积并且确定在每个间隔中的相应的制冷剂的单独量并且将所述单独量相加成传递的制冷剂的所述量相加来确定传递至所述高压部段的制冷剂的量。

为了所述冷却回路中的制冷剂充注量，考虑在所述排空步骤期间所传递的制冷剂的所述量与所述制冷剂充注量之间的关系(例如通过实验确定)。

原则上，加载步骤可以从冷却回路的任何操作模式开始。

然而，为了适当地准备用于所述加载步骤的冷却回路，有利的是，预冷却步骤在所述加载步骤之前。

这种预冷却步骤所具有的优点在于，高压部段中的制冷剂和部件可以被预冷却，以避免在所述高压部段中产生闪蒸气体。

优选地，在预冷却步骤中，冷却回路在高压部段中以最低可能压力运行，这能够降低所述高压部段中的制冷剂的温度，并且还能够将所述高压部段中的部件的温度降低到最低可能温度。

为了进一步抑制闪蒸气体在所述高压部段中的形成，有利的是，压力增加步骤在加载步骤之前并且尤其是在预冷却步骤之后。

该压力增加步骤能够进一步使所述高压部段中的制冷剂过冷。

例如，在压力增加步骤中，压力增加到对应于至少10开尔文的温度变化的压力。

尤其，在压力增加步骤中，高压部段中的压力被增加到低于所述高压部段中的最大允许压力并且高于最大允许压力的90％、甚至更好地高于最大允许压力的95％的压力。

该压力增加步骤确保压力不会降低到对应于在卸载步骤期间液体制冷剂温度的压力之下。

除了前面概述的方法的各种实施例之外，本发明还涉及一种冷却回路，包括低压部段和高压部段，

布置在所述低压部段和所述高压部段之间的压缩机单元，用于通过压缩制冷剂来产生从所述低压部段到所述高压部段的制冷剂的压缩流，膨胀装置，用于通过使存在于所述高压部段中的制冷剂膨胀来产生从所述高压部段到所述低压部段的制冷剂的膨胀流，

布置在所述高压部段中的放热热交换器，用于冷却所述压缩的制冷剂，

在所述低压部段中的吸热热交换器，蒸发所述膨胀的制冷剂，所述冷却回路包括控制单元，所述控制单元可以在热传递模式下操作，在该热传递模式下，所述控制单元根据从所述低压部段中的所述吸热热交换器传递到所述高压部段中的所述放热热交换器的热量的量来控制所述冷却回路，并且所述控制可以在制冷剂充注量确定模式下操作，在该制冷剂充注量确定模式下，所述冷却回路通过根据前述方法中一个方法的特征的方法来操作。

本发明的优点必须在以下事实中看到，即，用于以热传递模式操作冷却回路的控制单元也可以用于以所述制冷剂充注量确定模式操作所述冷却回路，从而不需要附加的硬件来执行根据本发明的方法。

为了能够例如在所述加载步骤中将所述冷却回路的制冷剂的全部充注量加载到所述高压部段中，有利的是，所述高压部段设计成存储所述冷却回路的制冷剂的全部充注量。

此外，为了例如在排空步骤之前将所述冷却回路的制冷剂的全部充注量加载到所述低压部段中，有利的是，所述低压部段设计成存储所述冷却回路的制冷剂的全部充注量。

为了能够在所述加载步骤中将所述冷却回路中的所述制冷剂加载到所述高压部段中，有利的是，所述高压部段中的所述冷却回路包括将液体制冷剂与气态制冷剂分离的接收器以及在所述接收器和所述膨胀装置之间的连接管线，所述连接管线连接到所述接收器中的液体制冷剂的贮存器，使得一方面冷却回路在所述高压部段中提供足够的体积，以用于在所述加载步骤结束时将所述冷却回路的所述制冷剂存储在所述高压部段中，并且另一方面接收器在高压部段中的存在使得能够通过使液体制冷剂包含在所述膨胀流中来执行所述卸载步骤。

为了能够使冷却回路的操作适应各种操作模式，有利的是，压缩机单元是容量控制的，例如通过机械容量控制和/或速度控制，使得控制单元能够调节压缩机单元的操作以适应所述冷却回路中的要求。

此外，如果膨胀装置由所述控制单元控制，则是有利的。

优选地，所述膨胀装置适于被控制为处于完全打开状态、闭合状态，并且特别地处于中间状态，使得膨胀流能够根据所述冷却回路的优化操作的相应要求而被调节。

一个有利的实施例规定，在所述充注量确定模式的所述卸载步骤中，所述膨胀装置被控制为处于限定的打开状态，例如处于完全打开状态，以便在卸载步骤期间获得通过所述膨胀装置的最大膨胀流。

有利的是，适当地检测所述低压部段中的压力，使得压力传感器布置在所述低压部段中并且连接到所述控制单元。

为了检测所述高压部段中的压力，压力传感器布置在所述高压部段中并且连接到所述控制单元。

本发明的其它特征和优点是以下详细说明和附图的主题。

附图说明

在附图中：

图1示出根据本发明的存储单元的示意图；

图2示出根据本发明的冷却回路的示意图；

图3示出预冷却步骤中的冷却回路的示意图；

图4示出在加载步骤中所述冷却回路的操作的示意图；

图5示出根据本发明的冷却回路在卸载步骤结束时的示意图，以及

图6示出表示在所述卸载步骤期间高压部段中的压力的特性以及液体制冷剂流过所述膨胀装置的第一时间段结束的确定的图表。

具体实施方式

本发明例如结合存储单元10进行说明，该存储单元包括包围存储体积14的隔离壳体12，在该存储体积中容纳有由气态介质、尤其是空气包围的对温度敏感的货物，该气态介质保持在限定的温度水平上以将所述货物16保持在限定的温度范围内。

然而，本发明构思可以用于任何其它环境中。

所述存储单元10可以是例如超市或任何其它仓库中的存储单元10。

所述存储单元10还可以是可运输的存储单元，例如卡车或拖车或船或运输货物16的火车车厢或用于通过卡车、火车或船来装运货物16的常规集装箱。

为了保持货物16的限定或设定的温度范围，所述气态介质18的流22从调温单元24开始作为供应气体流循环通过体积14，并且作为返回气体流进入调温单元24。

循环气体流22例如由优选地布置在调温单元24内的风扇单元32产生，并且由布置在调温单元24内的热交换单元34调温。

优选地，供应气体流26在靠近隔离容器壳体12的上壁36的区域中从调温单元24离开，并且优选地在靠近隔离容器壳体12的下壁38处返回到调温单元24，从而形成所述返回气体流28。

根据优选的实施例，热交换单元34包括如图2中所示的布置在制冷剂回路40中的吸热热交换器42，并且特别地还包括例如为电加热器的加热器46。

调温单元24例如靠近隔离壳体12的上壁36布置，尤其是布置在其前壁48或后壁上。

然而，调温单元24也可以布置在上壁36或下壁38上。

调温单元24与周围单元52相关联，该周围单元包括放热热交换器62和用于产生通过放热热交换器62的环境空气流66的风扇单元64。

在可运输的存储单元10的情况下，压缩机单元54和电源58被提供并且例如集成在外围单元52中。

在固定单元10的情况下，压缩机单元54被分开布置，并且电力由主电力网络供应。

如图2所示，冷却回路40包括其中布置有吸热热交换器42的低压部段72和其中布置有放热热交换器62的高压部段74，以及压缩机单元54，压缩机单元利用吸入连接82连接到吸热热交换器42的出口84，并且利用排出连接86连接到放热热交换器62的入口88，使得压缩机单元54可以产生从低压部段72到高压部段74的制冷剂的压缩流90。

如图2所示的另外的冷却回路40包括膨胀装置94，膨胀装置例如经由用于液体制冷剂的接收器92直接或间接地连接到放热热交换器62的出口104，并且所述膨胀装置94通过其出口106连接到吸热热交换器42的入口108。

接收器92设计成收集在放热热交换器62中冷凝并通过放热热交换器62的出口104供应到接收器92的液体制冷剂，使得在接收器92中存在液体制冷剂的贮存器96，并且根据压力关系，气态制冷剂的存储器98可存在于液体制冷剂的贮存器96上方。

另外的接收器92设置有排放管线112，排放管线具有布置在接收器92内的排放口114，使得来自贮存器96的液体制冷剂从接收器92(如果存在于接收器中)排放。

接收器92布置在膨胀装置94的入口102和放热热交换器62的出口104之间，使得排放管线112连接到膨胀装置94的入口102，从而在贮存器96中存在液体制冷剂的情况下，仅将液体制冷剂供应到膨胀装置94。

与冷却回路40相关联的控制单元120连接到与低压部段72相关联的压力传感器122和与低压部段72相关联的温度传感器124，并且还连接到与高压部段74相关联的压力传感器126和与高压部段74相关联的温度传感器128。

另外的控制单元120连接到压缩机单元54的容量控制132和用于调节膨胀装置94的调节器件134。

例如，调节器件134是用于调节膨胀装置94的驱动器，该膨胀装置例如是膨胀阀。

所述冷却回路由所述控制单元以热传递模式操作，在该热传递模式中，所述压缩机单元54是速度控制的，并且根据取决于环境空气流66的温度的从所述吸热热交换器42传递到所述放热热交换器62的热量的量，根据常规控制程序控制所述膨胀装置94。

为了以根据本发明的制冷剂充注量确定模式操作冷却回路，有利的是，存在于冷却回路40中的所有制冷剂可以至少存储在低压部段72和高压部段74中的一个中。

通常，低压部段72中的吸热热交换器42设计成具有接收大量蒸气的体积，使得可以将存在于冷却回路40内的所有制冷剂存储在低压部段中。

取决于放热热交换器62的设计，将所有制冷剂存储在高压部段74内取决于布置在放热热交换器62内的体积，或者在接收器92存在于高压部段74中且布置在放热热交换器62和膨胀装置94之间的情况下由接收器92提供的体积。

为了确定制冷剂充注量，例如冷却回路40中的制冷剂总量，需要通过环境温度传感器136检测用于在放热热交换器62中接收热量的环境温度。

如果环境温度TA足够低以便能够将放热热交换器62中的制冷剂冷却到低于冷却回路40中所用类型的制冷剂的最大饱和排出温度几开尔文(例如5开尔文或优选地10开尔文)的温度，则控制单元120仅能够开始制冷剂充注量确定。

这确保了对于制冷剂充注量确定，避免了在高压部段74中形成闪蒸气体。

在开始根据本发明的制冷剂充注量确定之前，开始制冷剂过冷步骤。

在图3中所示的过冷步骤中，控制单元120使冷却回路40在高压部段74中以最低可能压力PH运行，以便将液体制冷剂的贮存器96中的液体制冷剂的温度TH降低到尽可能低的温度。

尤其，控制单元120在过冷步骤中运行冷却回路40的时间段足够长，以确保制冷剂的全部充注量循环通过冷却回路40至少一次。

尤其，在过冷步骤中，风扇单元64由控制单元120控制，以便以最大速度运行，并产生通过放热热交换器62的环境空气的最大空气流66。

此外，在过冷步骤中，控制单元120以最小速度操作与吸热热交换器42相关联的风扇单元32，或者甚至闭合风扇单元32，以便减少吸热热交换器42所吸收的热量的量，从而将低压部段72内的压力保持在可能的最低水平。

为了增加高压部段74内的贮存器96中的液体制冷剂的过冷，过冷步骤之后是压力增加步骤，在压力增加步骤期间，通过控制压缩机单元54和膨胀装置94来增加高压部段74中的压力PH，以便将高压部段94中的压力PH增加到最大允许压力，最大允许压力使得能够避免高压部段74中的闪蒸气体。

尤其，高压部段74中的压力可以增加到对应于至少10开尔文的温度变化的压力，或者例如增加到最大允许操作压力的90％到100％之间的范围内但低于最大允许温度的压力。

在压力增加步骤期间，控制单元120控制与放热热交换器62相关联的风扇单元64，以获得热交换器62的最大可能放热。

根据本发明的方法的第一实施例提供了以下步骤：

在压力增加步骤中运行冷却回路40之后，控制单元120在加载步骤中运行冷却回路40，在该加载步骤中，通过将其中的压力PL降低到低于100000Pa、优选地低于50000Pa的绝对压力，来控制压缩机单元54以排空低压部段72。

为了完成加载步骤，控制单元120控制压缩机单元54和膨胀装置94以基本上将低压部段72排空至低于20000Pa的压力，优选地低于10000Pa的压力，这最终结束于包括闭合膨胀装置94和关闭压缩机单元54的终止步骤。

在加载步骤结束时，低压部段72基本上没有制冷剂，而存在于冷却回路40中的所有制冷剂基本上以其液化状态存储在高压部段74中，使得基本上贮存器96填充接收器92，并且液化的制冷剂甚至可延伸到放热热交换器96中。

优选地，终止步骤之后是压力稳定步骤，在压力稳定步骤中压缩机单元54保持关闭，并且膨胀装置94保持闭合，使得低压部段72内的压力差和高压部段74内的压力差被均衡并稳定在相应水平。

所述终止步骤持续至少5秒。

在随后的卸载步骤中，压缩机单元54将保持关闭，而膨胀装置94将通过控制单元120控制调节器件134而打开至一定水平，例如完全打开，并且在卸载步骤期间，控制单元120记录低压部段72中的压力PL和高压部段74中的压力PH，以便确定高压部段74和低压部段72之间的压力差。

在卸载步骤的过程中，高压部段74中存在的所有液体制冷剂将通过膨胀装置94流入低压部段72，使得在卸载步骤结束时，如图5中示意性地示出的，所有液体制冷剂将存在于低压部段72中，而在高压部段74中，并且尤其是在接收器92中，将仅存在气态制冷剂。

例如，卸载步骤可以在约70秒的时间段之后终止，或者例如在低压部段72和高压部段之间实现小于100000Pa的压力差之后终止，该压力差对应于高压部段74中的饱和温度和低压部段72中的饱和温度之间的差小于30K。

高压部段74中的压力PH在时间标度上表现，如图6中示意性地示出。

在第一时间段t1期间将存在梯度λP1，并且在第一时间段t1之后在时间段t2期间将存在根据大于梯度λP1的梯度λP2的压降。

不同的梯度λP1和λP2是由于在时间段t1期间，只有液体制冷剂将流过膨胀装置94，该液体制冷剂将在膨胀装置94内经受特定的流几何形状。

然而，如果高压部段74中的所有液体制冷剂都已经通过膨胀阀94，并且液体之后是气态制冷剂，则压力的梯度λP2从时间tc开始将更陡，在该时间处，发生从液体制冷剂的流经过膨胀装置94到气态制冷剂的流的变化。

时间tc可以容易地从由控制单元120在时间段t1期间和至少部分地在时间段t2期间记录的压力差PD的总梯度λP确定，使得可以计算梯度λP1和λP2，并且从这些梯度确定从液体制冷剂的流通过膨胀装置94变化到气态制冷剂的流的时间tc。

如果预先根据膨胀装置94的流几何形状，通过理论模型计算与高压部段74中的压力PH或压力差PD和膨胀装置94的开口程度相关的通过膨胀装置94的液体制冷剂的流速和气态制冷剂的流速，则可以通过确定时间tc来计算从高压部段74到低压部段72的液体制冷剂的流的量，并且如果假定流过膨胀装置94的液体制冷剂的量表示冷却回路40中制冷剂总充注量的大约90％到95％，则根据液体制冷剂的量可以确定冷却回路的充注量。

用于计算的简单模型的一种可能性提供：

AR＝制冷剂的量

OD＝膨胀装置的开口程度

C＝恒定值

VS＝制冷剂的比容

PD＝压力差

根据本发明的方法的第二实施例提供以下步骤：

在以压力增加步骤或者所述加载步骤运行冷却回路40之后，控制单元120以终止所述压缩流90的终止步骤运行冷却回路40，并且之后以压力平衡步骤运行冷却回路，该压力平衡步骤允许制冷剂的膨胀流100进入所述低压部段72中，直到高压部段74中的压力PH基本上等于(尤其是等于)低压部段72中的压力PL。

在压力平衡步骤结束时，可以假定冷却回路40中的制冷剂充注量的基本上所有制冷剂都位于所述低压部段72中。

在压力平衡步骤终止之后，控制单元120在终止步骤中通过控制膨胀装置94处于其闭合状态来终止所述膨胀流100。

在随后的排空步骤中，控制单元120控制压缩机单元54以产生压缩流90，以用于将制冷剂从所述低压部段72传递到所述高压部段74中，以便将制冷剂的总量从所述低压部段72传递到所述高压部段74。

在所述低压部段72中的限定压力PL下，尤其是在所述低压部段72中的所述压力低于20000Pa，优选低于10000Pa的情况下，终止排空步骤。

在所述排空步骤期间，控制单元120检测低压部段72中的压力PL，并且还检测压缩机54的转速，并且通过考虑所述压缩机54的内部气缸体积，并且尤其是高压部段74中的压力PH，控制单元120计算从所述低压部段72传递到所述高压部段74的制冷剂的量。

基于在所述排空步骤期间从所述低压部段72传递到所述高压部段74的制冷剂的所述量与总制冷剂充注量之间的已知关系，可以基于在所述排空步骤期间传递的制冷剂的所述量来确定所述冷却回路的制冷剂充注量。

简单模型的一种可能性提供：

AR＝制冷剂的量

PL＝低压部段中的绝对压力

S＝压缩机速度，单位为每秒转数

C1＝恒定值1

C2＝恒定值2

Claims (39)

1.一种用于冷却回路(40)中的制冷剂充注量确定的方法，所述冷却回路(40)包括：

低压部段(72)和高压部段(74)，

至少一个压缩机单元(54)，用于通过压缩制冷剂来产生从所述低压部段(72)向所述高压部段(74)的所述制冷剂的压缩流(90)，

至少一个膨胀装置(94)，用于通过膨胀存在于所述高压部段(74)中的制冷剂来产生从所述高压部段(74)向所述低压部段(72)的所述制冷剂的膨胀流(100)，

在所述高压部段(74)中的放热热交换器(62)，用于冷却、尤其是冷凝压缩的所述制冷剂，

在所述低压部段(72)中的吸热热交换器(42)，用于蒸发膨胀的所述制冷剂，所述方法包括以下步骤：

加载步骤，包括通过减少所述膨胀流(100)，尤其是在所述膨胀流(100)终止的情况下，将基本上所有的制冷剂从所述低压部段(72)加载到所述高压部段(74)中，

卸载步骤，允许被加载在所述高压部段(74)中的制冷剂的膨胀流(100)进入所述低压部段(72)中，并且确定在所述卸载步骤中从所述高压部段(74)流到所述低压部段(72)的制冷剂的量，

以及基于在所述卸载步骤中从所述高压部段(74)向所述低压部段(72)流动的所述制冷剂的量来计算所述冷却回路(40)中的制冷剂充注量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述高压分支(74)中加载的所述制冷剂通过所述热交换器(62)在所述高压分支(74)中在低于所述最大饱和排出温度的温度下被冷凝成液体制冷剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述高压部段(74)中的冷凝的所述制冷剂被收集在用于液体制冷剂的接收器(92)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加载步骤中，所述低压部段中的压力被降低至低于100000Pa，优选地被降低至低于50000Pa。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加载步骤期间，所述膨胀流(100)在所述低压部段(72)中的低于20000Pa的压力(PL)处终止。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加载步骤期间，所述低压部段(72)中的所述压力(PL)以低于2500Pa/秒的速率减小。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述卸载步骤之前有压力平衡步骤，并且其中，在所述平衡步骤期间，所述压缩流和所述膨胀流保持终止。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述卸载步骤的过程中确定制冷剂的所述量包括确定所述膨胀流体中的液体制冷剂的量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述卸载步骤的过程中，仅确定液体制冷剂的所述量。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在所述卸载步骤中对液体制冷剂的所述量的所述确定包括检测液体制冷剂存在于所述膨胀流(100)中的时间段(t1)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述膨胀装置(94)连接至所述接收器(92)中的所述液体贮存器(96)，并且当开始所述卸载步骤时，所述膨胀流(100)在第一时间段期间是基本上仅液体制冷剂的流。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，考虑所述高压部段(74)中的压力(PH)、所述膨胀装置(94)的流特性、尤其是已知的几何形状数据以及所述第一时间段(t1)，来确定在所述第一时间段(t1)中通过所述膨胀装置(94)的液体制冷剂的量。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，在一定压力水平或在压力差水平下每次流经所述膨胀装置(94)的液体制冷剂的所述量通过用于所述膨胀装置(94)的校准过程预先确定。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，通过考虑在多个随后的时间间隔内的所述高压部段(74)处的压力和所述膨胀装置(94)的流特性，并且确定在每个单独间隔中的液体制冷剂的相应的单独量，并且将所述单独量相加成液体制冷剂的所述量，来确定在所述第一时间段(t1)中通过所述膨胀装置(94)的液体制冷剂的量。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其中，确定所述冷却回路(40)中的制冷剂充注量包括考虑在所述第一时间段(t1)期间所述膨胀流(100)中的液体制冷剂的所述量与所述制冷剂充注量之间的已知关系。

16.根据权利要求11至15中至少任一项所述的方法，其中，通过检测所述高压部段(74)中的压力(PH)的降低或者所述低压部段(72)与所述高压部段(74)之间的压力差随时间的降低来确定所述第一时间段(t1)。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，分析所述高压部段(74)中的压力(PH)或压力差随时间的梯度，并且识别从与液体制冷剂的流相关联的梯度到与气态制冷剂的流相关联的梯度的变化时刻以表示所述第一时间段的结束。

18.一种用于冷却回路(40)中的制冷剂充注量确定的方法，所述冷却回路(40)包括

低压部段(72)和高压部段(74)，

至少一个压缩机单元(54)，用于通过压缩所述制冷剂来产生从所述低压部段(72)到所述高压部段(74)的制冷剂的压缩流(90)，

至少一个膨胀装置(94)，用于通过膨胀存在于所述高压部段(74)中的制冷剂来产生从所述高压部段(74)到所述低压部段(72)的制冷剂的膨胀流(100)，

在所述高压部段(74)中的放热热交换器(62)，用于冷却、尤其是冷凝压缩的制冷剂，

在所述低压部段(72)中的吸热热交换器(42)，用于蒸发所述膨胀的制冷剂，

所述方法包括以下步骤：

压力平衡步骤，尤其是在压缩流(90)终止的情况下允许制冷剂的膨胀流(100)进入所述低压部段(72)，

终止步骤，终止所述膨胀流(100)，

排空步骤，使用压缩机单元(54)产生所述压缩流(90)，以用于将基本上所有制冷剂从所述低压部段(72)泵送到所述高压部段(74)中，并且

确定在所述排空步骤期间从所述低压部段(72)传递到所述高压部段(74)的制冷剂的总量，

并且基于在所述排空步骤期间从所述低压部段(72)传递到所述高压部段(74)的制冷剂的所述量来计算所述冷却回路(40)中的制冷剂充注量。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述排空步骤中，所述低压部段(72)中的压力降低至低于20000Pa，优选地降低至低于10000Pa。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，在所述排空步骤期间，所述膨胀流(100)在所述低压部段(72)中的限定的压力(PL)处终止，具体地在低于20000Pa的压力(PL)处终止。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，在所述终止步骤之前，进行

加载步骤,所述加载步骤包括通过减少所述膨胀流(100)将基本上所有的制冷剂从所述低压部段(72)加载到所述高压部段(74)中，以及

卸载步骤，所述卸载步骤允许加载在所述高压部段(74)中的制冷剂的膨胀流(100)进入所述低压部段(72)中。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，在所述排空步骤中，通过至少检测所述低压部段中的压力(PL)并且除了所述压力之外至少考虑所述至少一个压缩机(54)的转速和所述至少一个压缩机的内部气缸体积来确定向所述高压部段(74)传递的制冷剂的量。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，在所述排空步骤中，通过另外检测和考虑所述高压部段(74)中的压力(PH)来确定制冷剂的量。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，通过检测所述低压部段中的压力(PL)并且除了所述压力(PL)之外还至少考虑所述压缩机的转速和在多个随后的单独时间间隔内的内部气缸体积，并且确定在每个单独间隔中的制冷剂的相应的单独量，并且将所述单独量相加成所传递的制冷剂的量，来确定向所述高压部段(74)传递的制冷剂的量。

25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，其中，确定所述冷却回路(40)中的制冷剂充注量包括考虑在所述排空步骤期间传递的制冷剂的所述量与所述制冷剂充注量之间的已知关系。

26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加载步骤之前有预冷却步骤。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，在所述预冷却步骤中，所述冷却回路(40)在所述高压部段(74)中以最低可能压力(PH)运行。

28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加载步骤之前并且特别地在所述预冷却步骤之后进行压力增加步骤。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，在所述压力增加步骤中，所述高压部段(74)中的压力被增加到低于所述最大允许压力且高于所述最大允许压力的90％的压力(PH)。

30.一种冷却回路(40)，包括

低压部段(72)和高压部段(74)，

至少一个压缩机单元(54)，其布置在所述低压部段(72)和所述高压部段(74)之间，以用于通过压缩制冷剂来产生从所述低压部段(72)向所述高压部段(74)的制冷剂的压缩流(90)，

至少一个膨胀装置(94)，其用于通过膨胀存在于所述高压部段(74)中的制冷剂来产生从所述高压部段(74)向所述低压部段(72)的制冷剂的膨胀流(100)，

放热热交换器(62)，其布置在所述高压部段(74)中以冷却所述压缩的制冷剂，

吸热热交换器(42)，其位于所述低压部段(72)中以蒸发所述膨胀的制冷剂，

所述冷却回路(40)包括控制单元(120)，所述控制单元(120)能够以热传递模式操作，在所述热传递模式中，所述控制单元(120)根据要从所述低压部段(72)中的所述吸热热交换器(42)传递到所述高压部段(74)中的所述放热热交换器(62)的热量的量来控制所述冷却回路(40)，并且所述控制单元(120)能够以制冷剂充注量确定模式操作，在所述制冷剂充注量确定模式中，所述冷却回路(40)通过根据前述方法权利要求中的一项所述的方法来操作。

31.根据权利要求30所述的冷却回路，其中，所述高压部段(74)设计成存储所述冷却回路(40)的制冷剂的全部充注量。

32.根据权利要求30和31所述的冷却回路，其中，所述低压部段(72)设计成存储所述冷却回路(40)的制冷剂的全部充注量。

33.根据权利要求30至32中至少一项所述的冷却回路，其中，所述高压部段(74)中的所述冷却回路(40)包括将液体制冷剂与气态制冷剂分离的接收器(92)和在所述接收器(92)与所述膨胀装置(94)之间的连接管线(112)，所述连接管线(112)连接到所述接收器(92)中的液体制冷剂的贮存器(96)。

34.根据权利要求30或33中任一项所述的冷却回路，其中，所述压缩机单元(54)是容量受控的。

35.根据权利要求30至34中至少一项所述的冷却回路，其中，所述膨胀装置(94)由所述控制单元(120)控制。

36.根据权利要求30至35中至少一项所述的冷却回路，其中，所述膨胀装置(94)适于被控制为处于完全打开状态、闭合状态，并且特别地处于中间状态。

37.根据权利要求30至36中至少一项所述的冷却回路，其中，所述膨胀装置(94)在所述充注量确定模式的所述卸载步骤中被控制为处于限定的打开状态。

38.根据权利要求30至37中至少一项所述的冷却回路，其中，压力传感器(122)布置在所述低压部段(72)中并且连接到所述控制单元(12)。

39.根据权利要求30至38中至少一项所述的冷却回路，其中，压力传感器(126)布置在所述高压部段(74)中并且连接到所述控制单元(120)。

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