CN1758168A - 控制制冷剂液位的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制制冷剂液位的装置，包括：第一检测单元，安装在制冷剂箱内部的下部，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂，第二检测单元，安装在制冷剂箱内部的上部，用于检测储存在制冷剂箱内部的上部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂；以及控制单元，根据第一检测单元和第二检测单元测得的值来控制液态制冷剂的吸入和排放。

Description

控制制冷剂液位的装置
技术领域
本发明涉及一种控制制冷剂液位的装置，尤其是能够控制储存在制冷剂箱内的制冷剂液位的控制制冷剂液位的装置。
背景技术
图1是一种制冷剂箱的纵向截面图，其上设有传统的控制制冷剂液位的装置。
如图1所示，设有传统的控制制冷剂液位的装置的制冷剂箱10具有空间部分12，用于在主体11内储存制冷剂。
在制冷剂箱10的主体11的上部形成有接收液态制冷剂12a的吸入管13，在制冷剂箱10的主体11的下部形成有排放液态制冷剂12a的排放管14。
在吸入管13上安装有控制制冷剂进入制冷剂箱10的主体11的吸入阀13a，在排放管14上安装有控制排放制冷剂的排放阀14a。
在制冷剂箱10的主体11的上端形成有插入孔11a，插入孔11a连接有用于密封插入孔11a的密封件11b。
在制冷剂箱10的主体11的空间部分12内设有利用浮子和制冷剂的比重差别来控制制冷剂液位的装置。
传统的控制制冷剂液位的装置包括在制冷剂箱的主体11内竖向安装的长导杆15，在导杆15的上部和下部分别形成有浮子16和17，在16和17的上下端分别安装有挡板18和19。
在此，浮子16和17的特定的比重小于液态制冷剂12a的特定的比重，但是大于气态制冷剂12b的特定的比重。一般来讲，如果控制制冷剂液位的装置是低压型的，其中制冷剂箱10的主体11的内部处于低压状态，则浮子16和17是由橡胶形成的球形体，而如果该装置是高压型的，其中制冷剂箱10的主体11的内部处于高压状态，则浮子16和17是由金属形成球形。浮子16和17中注有气体。
挡板18和19限制了一个范围，对应的浮子16和17在该范围内升降。
然而，从技术上来讲难以通过密封件来密封形成在设有传统的控制制冷剂液位的装置的制冷剂箱10的主体11的上端的插入孔11a。在这种情况下，制冷剂会从密封部分的缝隙中泄漏。
而且，如果制冷剂箱的主体的高度变得更高，导杆的高度也需要增加相同的高度。所以，整个结构变得复杂了、制造成本增加了，并且难以在导杆上安装浮子。
而且，如果是高压类型的浮子，浮子本身会由于注入的空气的压力而变形。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种控制制冷剂液位的装置，具有简单的结构，且制造成本低，可靠及耐用。
为了实现这些以及其他的优点，根据本发明的目的，如此处举例及描述的，提供了一种控制制冷剂液位的装置，包括：第一检测单元，安装在制冷剂箱内部的下部，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂；第二检测单元，安装在制冷剂箱内部的上部，用于检测储存在制冷剂箱内部的上部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂；以及控制单元，根据第一检测单元和第二检测单元测得的值来确定液态制冷剂的液位，从而控制液态制冷剂和气态制冷剂从安装在制冷剂箱上部的吸入管流入，并且控制液态制冷剂从安装在制冷剂箱下部的排放管排出。
第一检测单元包括：第一容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；第一容器内壁温度传感器，安装在第一容器的内壁上，用于测量第一容器的温度；第一热量产生部分，安装在第一容器的空间部分内，与第一容器内壁温度传感器之间具有一定的距离，用于仅将温度传递到第一容器内壁温度传感器；以及第一制冷剂温度传感器，安装在第一容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂温度。
第一热量产生部分包括：第一热量产生体，安装在第一容器的空间部分内；以及连接于第一热量产生体的第一电源。
优选地，在第一热量产生体和第一制冷剂温度传感器之间安装有由隔热材料或填充材料制成的隔热层，用于减少从第一热量产生体到第一制冷剂温度传感器的热传递。
第二检测单元包括：第二容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；第二容器内壁温度传感器，安装在第二容器的内壁上，用于测量第二容器的温度；第二热量产生部分，安装在第二容器的空间部分内，与第二容器内壁温度传感器之间具有一定的距离，用于仅将温度传递到第二容器内壁温度传感器；以及第二制冷剂温度传感器，安装在第二容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂的温度。
第二热量产生部分包括：第二热量产生体，安装在第二容器的空间部分内；以及连接于第二热量产生体的第二电源。
优选地，在第二热量产生体和第二制冷剂温度传感器之间安装有由隔热材料或填充材料制成的隔热层，用于减少从第二热量产生体到第二制冷剂温度传感器的热传递。
通过结合附图对本发明的下述详细描述，将使本发明的上述的和其它的目的、特征、方案和优点更加清楚。
附图说明
本说明书包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并且构成了本说明书的一部分，与说明书一起阐明了本发明的实施例，并揭示了本发明的原理。
在附图中：
图1是传统的控制制冷剂液位的装置的截面图；
图2是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的纵向截面图；
图3是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的第一检测单元的纵向截面图；
图4是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的第二检测单元的纵向截面图；
图5是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的运行的流程图；
图6是液态制冷剂和气态制冷剂的热传导率与压力的关系的图表；
图7是ΔT的图表，ΔT是确定液态制冷剂和气态制冷剂的参考值；
图8是根据本发明第二实施例的控制制冷剂液位的装置的纵向截面图；
图9是根据本发明第二实施例的控制制冷剂液位的装置的第一检测单元的纵向截面图；
图10是根据本发明第二实施例的控制制冷剂液位的装置的第二检测单元的纵向截面图；
图11是根据本发明第二实施例的控制制冷剂液位的装置的运行的流程图。
具体实施方式
以下将详细说明本发明的优选实施例，其的示例在附图中示出。
图2是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的纵向截面图，图3是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的第一检测单元的纵向截面图，图4是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的第二检测单元的纵向截面图，图5是根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置的运行的流程图，图6是液态制冷剂和气态制冷剂的热传导率与压力的关系的图表，图7是确定液态制冷剂和气态制冷剂的参考值ΔT的图表。
如图所示，根据本发明第一实施例的控制制冷剂液位的装置包括：第一检测单元110，安装在制冷剂箱101内部的下部，利用储存在制冷剂箱101内的液态制冷剂102a和气态制冷剂102b之间的热传导率的差别来检测储存在制冷剂箱101内部的下部的制冷剂是液态制冷剂102a还是气态制冷剂102b；第二检测单元120，安装在制冷剂箱101内部的上部，利用储存在制冷剂箱101内的液态制冷剂102a和气态制冷剂102b之间的热传导率的差别来检测储存在制冷剂箱101内部的上部的制冷剂是液态制冷剂102a还是气态制冷剂102b；以及控制单元130，根据第一检测单元110和第二检测单元120测得的值来确定液态制冷剂102a的液位，从而控制液态制冷剂102a和气态制冷剂102b从安装在制冷剂箱101上部的吸入管103流入，并且控制液态制冷剂102a从安装在制冷剂箱101下部的排放管104排出。
上述的第一检测单元110包括：第一容器111，安装在制冷剂箱101的下部并具有空间部分112；第一容器内壁温度传感器113，安装在第一容器111的内壁上，用于测量第一容器111的温度；第一热量产生部分114，安装在第一容器111的空间部分112内，与第一容器内壁温度传感器之间具有一定的距离，用于仅将温度传递到第一容器内壁温度传感器113；以及第一制冷剂温度传感器115，安装在第一容器111的空间部分112内，用于检测储存在制冷剂箱101内部的下部的制冷剂的温度。
第一热量产生部分114包括：第一热量产生体114a，安装在第一容器111的空间部分112内；以及连接于第一热量产生体114a的第一电源114b。
优选地，在第一热量产生体114a和第一制冷剂温度传感器115之间，安装有由隔热材料制成的隔热层116，用于减少从第一热量产生体114a到第一制冷剂温度传感器115的热传递。
上述的第二检测单元120包括：第二容器121，安装在制冷剂箱10的下部并具有空间部分122；第二容器内壁温度传感器123，安装在第二容器121的内壁上，用于测量第二容器121的温度；第二热量产生部分124，安装在第二容器121的空间部分122内，与第二容器内壁温度传感器123之间具有一定的距离，用于仅将温度传递到第二容器内壁温度传感器123；以及第二制冷剂温度传感器125，安装在第二容器121的空间部分122内，用于检测储存在制冷剂箱101内部的下部的制冷剂的温度。
第二热量产生部分124包括：第二热量产生体124a，安装在第二容器的空间部分122内；以及连接于第二热量产生体124a的第二电源124b。
优选地，在第二热量产生体124a和第二制冷剂温度传感器125之间安装有由隔热材料制成的隔热层126，用于减少从第二热量产生体124a到第二制冷剂温度传感器125的热传递。
由于在制冷剂箱101内总是应当储存适量的液态制冷剂102a，所以在制冷剂箱101内部的下部安装了第一检测单元110，在制冷剂箱101内部的上部安装了第二检测单元120，以便于利用液态制冷剂102a和气态制冷剂102b之间的热传导率的差别来检测液态制冷剂102a的液位。
这里，制冷剂箱101内部的“满”态是指制冷剂箱101内充满液态制冷剂102a的状态，而“空”态是指在排出液态制冷剂102a后，制冷剂箱101内充满气态制冷剂102b的状态。
在第一检测单元110测量热传导率Kf、且第二检测单元120也测量热传导率Kf时，控制单元130根据第一检测单元110测得的Kf的值和第二检测单元测得的Kf的值精确地确定液态制冷剂102a的液位，接着，控制吸入阀103a和排放阀104a，使得制冷剂箱101中总是留有适量的液态制冷剂102a。
在此，虽然第一检测单元110和第二检测单元120置于不同的位置，即，分别位于制冷剂箱101的下部和上部，但是它们的结构相同。
以下将对本发明的第一实施例的控制制冷剂液位的装置的运行进行描述。
如图6所示，在相同的压力下，液态制冷剂102a的热传导率比气态制冷剂102b的热传导率高5至10倍。
而且，提供给热量产生部分的热量(Q)能够通过以下公式计算出来，该公式涉及热传导率(Kf)、容器壁温度(Tw)与制冷剂温度(Tf)之间的温差(ΔT)、容器壁温度传感器与热量产生部分间的距离(d)。
(公式)
Q＝Kf×(Tw-Tf)/d
如上所述，鉴于液态制冷剂102a和气态制冷剂102b的热传导率特性，可以将确定制冷剂箱中的制冷剂液位的方法分成两种方法。
在第一种方法中，预设Q、(Tw-Tf)和d对于公式Q＝KfX(Tw-Tf)/d是可替代的，从而得到第一检测单元110的Kf和第二检测单元120的Kf。接着，确定第一检测单元110得到的Kf和第二检测单元120得到的Kf是液态制冷剂102a的Kf还是气态制冷剂102b的Kf，然后，控制单元130选择性地关闭或开放吸入阀103a或排放阀104a，以使制冷剂箱101中留有适量的制冷剂。
在第二种方法中，预设Q、(Tw-Tf)和d对于公式Q＝Kf×(Tw-Tf)/d是可替代的，从而得到第一检测单元110的ΔT和第二检测单元120的ΔT。接着，确定第一检测单元110得到的ΔT和第二检测单元120得到的ΔT是液态制冷剂102a的ΔT还是气态制冷剂102b的ΔT，然后，控制单元130选择性地关闭或开放吸入阀103a或排放阀104a，以使制冷剂箱101中留有适量的制冷剂。
以下将简要描述第一种方法。
如图3所示，当通过第一电源114b向第一检测单110元供电时，第一热量产生体114a被加热。
在此，给定的条件是：Q是10(W)，第一容器壁温度传感器113和第一热量产生体114a之间的距离“d”是0.005m。而且能够通过第一容器壁温度传感器113和第一制冷剂温度传感器115来测量(Tw-Tf)＝ΔT。这样，如果将那些数据值带入公式Q＝Kf×(Tw-Tf)/d，就能够得到Kf的值。
如果Kf的测量值是如图6所示的0.07～0.1(W/m×k)，则确定制冷剂是液态制冷剂，而如果Kf的值是0.01～0.015(W/m×k)，则确定制冷剂是气态制冷剂。
与第一检测单元110的方式相同，当通过第二电源124b向第二检测单120元供电时，第二热量产生体124a被加热。
在此，给定的条件时，Q是10(W)，第二容器壁温度传感器123和第二热量产生体124a之间的距离“d”是0.005(m)。而且能够通过第二容器壁温度传感器123和第二制冷剂温度传感器125来测量(Tw-Tf)＝ΔT。这样，如果将那些数据值带入公式Q＝Kf×(Tw-Tf)/d，就能够得到Kf的值。
如果Kf的测量值是如图6所示的0.07～0.1(W/m×k)，则确定制冷剂是液态制冷剂，而如果Kf的值是0.01～0.015(W/m×k)，则确定制冷剂是气态制冷剂。
控制单元130控制制冷剂流速控制器，例如流速控制器131，从而使制冷剂箱101中留有适量的制冷剂。
以下将简要描述第二种方法。
如图6所示，液态制冷剂的热传导率Kf是0.07～0.1(W/m×k)。这样，那些值被带入上述公式中，从而通过10(W)＝0.07～0.1(W/m×k)×ΔT(℃)/0.005(m)能够得到ΔT＝0.5～0.7(℃)。
因而，如果ΔT是0.5～0.7(℃)，则当前能够看到液态制冷剂处于制冷剂箱的当前位置，即，处于第一检测单元部分。
假设Q＝10(W)且d＝0.005(m)，气态制冷剂的热传导率Kf是0.01～0.015(W/m×k)。当将那些值带入上述公式时，能够通过10(W)＝0.01～0.015(W/m×k)×ΔT(℃)/0.005(m)得到ΔT＝5～3.3(℃)。
因而，如果ΔT是5～3.3(℃)，则能够看到气态制冷剂处于制冷剂箱的当前位置，即，处于第二检测单元部分。
如图7所示，由于液态制冷剂的ΔT和气态制冷剂的ΔT被基于ΔT＝2(℃)而区别开，如果通过第一检测单元110或第二检测单元120测量的ΔT高于2(℃)，则说明是气态制冷剂储存在当前位置，而如果ΔT低于2(℃)，则说明是液态制冷剂储存在当前位置。
表1
在表1中，“高”代表的情况是第一检测单元110和第二检测单元120的ΔT高于2(℃)的情况，“低”代表相反的情况。
相应地，如表1中第一种情况所示的，如果第二检测单元120测量的ΔT高于2(℃)，且第一检测单元110测量的ΔT也高于2(℃)，这说明制冷剂箱101处于充满气态制冷剂的状态，即，处于“空”状态。
如表1中第二种情况所示的，如果第二检测单元120测量的ΔT高于2(℃)，且第一检测单元110测量的ΔT低于2(℃)，这说明制冷剂箱101处于存有适量液态制冷剂的状态，即，处于“正常”状态。
最后，如表1中第三种情况所示的，如果第二检测单元120测量的ΔT低于2(℃)，且第一检测单元110测量的ΔT也低于2(℃)，这说明制冷剂箱101处于充满液态制冷剂的状态，即，处于“满”状态。
相应地，当制冷剂箱101处于“空”状态时，控制单元130通过制冷剂流速控制器131(例如泵式流速控制器等)将制冷剂的流速控制到最小。当制冷剂箱101处于“满”状态时，通过制冷剂流速控制器(未显示)将制冷剂的流速控制到最大。通过这种方式，控制单元130使适量的液态制冷剂102a留在制冷剂箱101中。
以下将参考附图描述本发明的第二实施例中的控制制冷剂液位的装置。
第二实施例中的控制制冷剂液位的装置200包括：第一检测单元210，安装在制冷剂箱201内部的下部，利用储存在制冷剂箱201内的液态制冷剂102a和气态制冷剂102b之间的热传导率的差别来检测储存在制冷剂箱201内部的下部的制冷剂是液态制冷剂102a还是气态制冷剂102b；第二检测单元220，安装在制冷剂箱201内部的上部，利用储存在制冷剂箱201内的液态制冷剂102a和气态制冷剂102b之间的热传导率的差别来检测储存在制冷剂箱201内部的上部的制冷剂是液态制冷剂102a还是气态制冷剂102b；以及控制单元230，根据第一检测单元210和第二检测单元220测得的值来确定液态制冷剂102a的液位，从而控制液态制冷剂102a和气态制冷剂102b从安装在制冷剂箱201上部的吸入管203流入，并且控制液态制冷剂102a从安装在制冷剂箱201下部的排放管204排出。
第一检测单元210包括：第一容器211，安装在制冷剂箱201的下部，并具有空间部分212；第一容器内壁温度传感器213，安装在第一容器211的内壁上，用于测量第一容器211的温度；第一热量产生部分214，安装在第一容器的空间部分212内，与第一容器内壁温度传感器之间具有一定的距离，用于仅将热量传递到第一容器内壁温度传感器213；第一辅助容器216，安装在第一容器211的下方；并具有空间部分212；以及第一制冷剂温度传感器215，安装在第一辅助容器216的空间部分212内，用于检测储存在制冷剂箱201内部的下部的制冷剂的温度。
第一热量产生部分214包括：第一热量产生体214a，安装在第一容器211的空间部分212内；以及连接于第一热量产生体214a的第一电源214b。
第二检测单元220包括：第二容器221，安装在制冷剂箱201的下部，并具有空间部分222；第二容器内壁温度传感器223，安装在第二容器221的内壁上，用于测量第二容器221的温度；第二热量产生部分224，安装在第二容器221的空间部分222内，与第二容器内壁温度传感器223之间具有一定的距离，用于仅将热量传递到第二容器内壁温度传感器223；以及第二辅助容器226，安装在第二容器221的下方，并具有空间部分226a；还有第二制冷剂温度传感器225，安装在第二辅助容器226的空间部分226a内，用于检测储存在制冷剂箱201内部的下部的制冷剂的温度。
除了第二制冷剂温度传感器225安装在第二辅助容器226的空间部分226a之外，通过上述方式构成的根据本发明的第二实施例的控制制冷剂液位的装置的其它结构与根据第一实施例的控制制冷剂的装置的结构相同。
而且，如图11所示，至于根据本发明的第二实施例的控制制冷剂液位的装置的运行效果，与根据本发明的第一实施例的控制制冷剂液位的装置的原理相同，控制单元230确定通过第一检测单元210和第二检测单元220检测得到的测量值，并且控制制冷剂流速控制器231，从而使制冷剂箱201中留有适量的制冷剂。
描述至此，根据本发明的控制制冷剂液位的装置取得了结构简单、效率高、运行可靠及产品耐用的效果。
而且，通过利用液态制冷剂和气态制冷剂之间的热传导率差别，能够简单及迅速地确定制冷剂箱中的液态制冷剂液位，并且能够确保产品的可靠性。
由于本发明可以通过多种形式实施，而不用脱离本发明的精神和实质特征，所以应该理解：除非另外限定，上述实施例没有被前述描述中的任何细节所限制，而是应该在附属的权利要求书限定的精神和范围内广泛构成，因此，在这种权利要求书范围内的所有修改或者与这种范围相等的，都落在附属的权利要求书的范围中。

Claims (13)

1、一种控制制冷剂液位的装置，该装置包括：
检测单元，安装在制冷剂箱内；以及
控制单元，根据检测单元测得的值控制制冷剂箱中的制冷剂。
2、如权利要求1所述的装置，其中检测单元包括：
第一检测单元，安装在制冷剂箱内部的下部；以及
第二检测单元，安装在制冷剂箱内部的上部。
3、如权利要求2所述的装置，其中控制单元根据第一检测单元和第二检测单元测得的值来控制制冷剂流速控制器，从而使制冷剂箱中留有适量的制冷剂。
4、如权利要求2所述的装置，其中第一检测单元包括：
第一容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；
第一容器内壁温度传感器，安装在第一容器的内壁上，用于测量第一容器的温度；
第一热量产生部分，安装在第一容器的空间部分内，并且与第一容器内壁温度传感器具有一定距离，用于仅将热量传递到第一容器内壁温度传感器；以及
第一制冷剂温度传感器，安装在第一容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂的温度。
5、如权利要求4所述的装置，其中第一热量产生部分包括：
第一热量产生体，安装在第一容器的空间部分内；以及
第一电源，连接于第一热量产生体。
6、如权利要求4所述的装置，其中在第一热量产生体和第一制冷剂温度传感器之间安装有由隔热材料构成的隔热层，用于减少从第一热量产生体到第一制冷剂温度传感器的热传递。
7、如权利要求2所述的装置，其中第二检测单元包括：
第二容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；
第二容器内壁温度传感器，安装在第二容器的内壁上，用于测量第二容器的温度；
第二热量产生部分，安装在第二容器的空间部分内，并且与第二容器内壁温度传感器具有一定距离，用于仅将热量传递到第二容器内壁温度传感器；以及
第二制冷剂温度传感器，安装在第二容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂的温度。
8、如权利要求7所述的装置，其中第二热量产生部分包括：
第二热量产生体，安装在第二容器的空间部分内；以及
第二电源，连接于第二热量产生体。
9、如权利要求7所述的装置，其中在第二热量产生体和第二制冷剂温度传感器之间安装有由隔热材料构成的隔热层，用于减少从第二热量产生体到第二制冷剂温度传感器的热传递。
10、一种控制制冷剂液位的装置，该装置包括：
第一检测单元，安装在制冷剂箱内部的下部，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂；
第二检测单元，安装在制冷剂箱内部的上部，用于检测储存在制冷剂箱内部的上部的制冷剂是液态制冷剂还是气态制冷剂；以及
控制单元，根据第一检测单元和第二检测单元测得的值来控制制冷剂流速控制器，从而使制冷剂箱内留有适量的制冷剂。
11、如权利要求10所述的装置，其中第一检测单元包括：
第一容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；
第一容器内壁温度传感器，安装在第一容器的内壁上，用于测量第一容器的温度；
第一热量产生部分，安装在第一容器的空间部分内，并且与第一容器内壁温度传感器具有一定的距离，用于仅将热量传递到第一容器内壁温度传感器；
第一辅助容器，安装在第一容器的下方，并具有空间部分；以及
第一制冷剂温度传感器，安装在第一辅助容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂的温度。
12、如权利要求11所述的装置，其中第一热量产生部分包括：
第一热量产生体，安装在第一容器的空间部分内；以及
第一电源，连接于第一热量产生体。
13、如权利要求11所述的装置，其中第二检测单元包括：
第二容器，安装在制冷剂箱的下部，并具有空间部分；
第二容器内壁温度传感器，安装在第二容器的内壁上，用于测量第二容器的温度；
第二热量产生部分，安装在第二容器的空间部分内，并且与第二容器内壁温度传感器具有一定的距离，用于仅将热量传递到第二容器内壁温度传感器；
第二辅助容器，安装在第二容器的下方，并具有空间部分；以及
第二制冷剂温度传感器，安装在第二辅助容器的空间部分内，用于检测储存在制冷剂箱内部的下部的制冷剂的温度。
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