CN1969281B - 致冷剂循环中的改进润滑剂回流方案 - Google Patents

致冷剂循环中的改进润滑剂回流方案 Download PDF

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Abstract

致冷剂循环(20)具有压缩送往下游冷凝器(24)的致冷剂的压缩机(22)。风扇(25)在冷凝器(24)上方送风。冷凝器通常是户外热交换器。离开冷凝器(24)，致冷剂传到膨胀装置(26)，并且从膨胀装置(26)传到蒸发器(28)。蒸发器是室内热交换器。

Description

致冷剂循环中的改进润滑剂回流方案
发明背景
本发明涉及用于改进润滑剂流、具体来说是从致冷剂循环中各种位置回到压缩机的润滑剂的回流、以便防止对压缩机的润滑剂的不充分供应的方案。
致冷剂循环通常包括用于压缩致冷剂并且把该致冷剂向下传送给冷凝器的压缩机。致冷剂从冷凝器传递到使致冷剂膨胀的膨胀装置。致冷剂从膨胀装置移动到蒸发器。蒸发器是通常改变要调节的环境中的温度的热交换器。离开蒸发器，致冷剂在回流到压缩机之前可通过调制管。蒸发器往往在已经通过致冷剂循环时收集致冷剂和润滑剂。润滑剂在压缩机中通常是润滑运动部件必需的。但是，当润滑剂被传送到压缩机时，它往往随致冷剂被带走，并且通过致冷剂循环。虽然特别提到蒸发器，但是油可能积聚在其它位置，并且本发明帮助从这些其它位置回收油。
蒸发器中的条件通常使润滑剂离开致冷剂，并且剩余部分在蒸发器中被收集。在某个点，在压缩机中可能存在润滑剂的不充分供应，这是不希望的。蒸发器中的持油性还可能不利地影响蒸发器中的传热，从而降低单元的效率和容量，这也是不希望的。
发明内容
在本发明的一个公开实施例中，确定了多个方案，它们在控制器检测到可能造成润滑剂的不充分供应的条件时开始起作用。所检测的条件优选地是致冷剂排出压力。当然，也可检测其它条件、比如吸入压力等。一个主要方案是定期关闭在冷凝器上送风的风扇。这将增强致冷剂压力。随着致冷剂压力增加，润滑剂保留在蒸发器中的可能性降低。
控制器监测冷凝器风扇的这种停止是否有效地改变可能表明即将到来的润滑剂短缺的条件。如果该条件继续保持一段时间，则执行第二方案。在一个实施例中，第二方案包括开启与蒸发器相关的加热元件。这增加蒸发器上的负荷，并确保通过蒸发器的致冷剂质量流量增加。
增加质量流量往往会带走更多润滑剂，并且把该润滑剂带回到压缩机。此外，通过蒸发器的增加的质量流量确保致冷剂的温度变化在蒸发器中较小。这降低了致冷剂从润滑剂/致冷剂混合物中汽化的可能性，使得更多润滑剂回流到压缩机。
在第三方案中，如果前两个方案没有对纠正该问题起作用，则促使吸入调制管(SMV)打开并允许到压缩机的致冷剂的增加的质量流量。这同样确保润滑剂不太可能停留在蒸发器中。
当然，所公开的顺序可改变，以及纠正步骤以其它任何顺序来进行。
在本发明的另一个方面，提出一种方法来确保润滑剂回流到压缩机，即使在用于向控制器提供排出压力信息的换能器出故障时。如果换能器不再提供有效信号，则在某些条件下可采用如上所述的各种方案。
通过以下对当前优选实施例的详细说明，本领域的技术人员会清楚本发明的各种特征和优点。详细说明所附的附图可作如下简要描述。
附图简介
图1说明标准致冷剂循环。
图2是用于操作图1的致冷剂循环的流程图。
图3是本发明的第二方面的流程图。
优选实施例的详细说明
致冷剂循环20在图1中表示为具有压缩致冷剂并把致冷剂传送到下游冷凝器24的压缩机22。风扇25在冷凝器24上方吹风。冷凝器通常是户外热交换器。
离开冷凝器24，致冷剂传到膨胀装置26，并且从膨胀装置26传到蒸发器28。蒸发器是室内热交换器。如图所示，风扇30在蒸发器上方吹风，以及那个空气通常被传送到要调节的环境中。同样如图示意所示，加热元件32与蒸发器相关联。这些加热元件已经设置到某些先有技术的蒸发器中来融化在蒸发器上可能积聚的冰。
吸入调制管34设置在蒸发器的下游以及压缩机22的上游。吸入调制管能够调制到达压缩机22的致冷剂的吸入压力，并且也是一种已知组件。
控制器35与循环20相关联，并操作风扇25、加热线圈32和吸入调制管34。此外，如图所示，排出压力换能器(DPT)23设置在压缩机22的下游。这个换能器提供表明离开压缩机的致冷剂排出压力的信号。
如图所示，节能器热交换器32结合到致冷剂循环20中。分支管线和节能器膨胀装置33使通过管线40回流到压缩机22的压缩循环的中间点的致冷剂的一部分膨胀。大家知道，向下传递到主要膨胀装置26的致冷剂的主流通过这个节能器循环进行再冷却。又如图所示，减荷器管线31有选择地把已经在压缩机22中压缩的致冷剂回送到压缩机的吸入管线。在一个优选实施例中，这个减荷器管线可与致冷剂回流管线40结合。更为复杂以及不太复杂的致冷剂系统将受益于本申请的理论。
如上所述，在某些条件下，通过热交换器的润滑油流(蒸发器热交换器通常会保留大部分油，但是在冷凝器热交换器以及可能存在的节能器热交换器和与系统热交换器的任一个关联的相邻管道中也可能发生油的某种停滞)可能变为不充分，其中过多的油保留在系统中。这可能引起回到压缩机22的油的不充分供应和/或不利地影响热交换器线圈传热，从而降低致冷剂循环的工作效率和容量。因此，图2中表示一种至少定期确保润滑剂回流到压缩机的控制算法的流程图。
如图2所示，一旦开始冷却循环，则保留某个延迟，以便允许系统调节到稳态。在图2所示的实施例中，设置了十五秒延迟。但是，如同图2和图3的流程图中所提供的所有数字信息一样，这只是一个实例。其它时间段将处于本发明的范围之内，如同到图2或图3所示的值的任一个的其它数值一样。
一旦经过了该延迟，控制转到IF框，它询问DPT是否小于特定压力。如果DPT小于这个预定压力，以及如果冷凝器风扇25已经开启了一定的时间段，则确定有不充分的润滑剂回到压缩机22的潜在可能性。
如果冷凝器风扇25尚未开启一定的时间段，或者如果DPT高于预定压力(即对于任一情况为“否”)，则系统只是返回到稳态监测。
但是，如果对于两种问题的回答都为“是”，则算法继续到关闭冷凝器风扇25的步骤。然后，控制转到另一个IF框，它定期询问DPT是否增加到高于另一个值，在这里表示为明显高于初始IF框中的预定值。只要压力没有重新增加到这个更高的数值，则控制保持循环。一旦DPT增加到这个数值，则冷凝器风扇重新开启。通过关闭冷凝器风扇，排出压力应当增加。通过克服润滑剂本身之间以及润滑剂与蒸发器材料之间的摩擦阻力，这种增加的压力确保使润滑剂离开蒸发器。还提供了增加溶解度(使更多致冷剂进入润滑剂)以及减小粘度(致冷剂/润滑剂混合物被“稀释”)的好处。
如图2进一步所示，第二个IF框的回答也被回送到其它控制环。如果冷凝器风扇在一段时间保持关闭，则控制转到具有询问DPT是否低于另一个压力(优选地远远低于控制方案A中询问的压力的任一个)以及冷凝器风扇是否已经关闭了一定的时间段的IF框的第二控制方案B。如果对任一个问题的回答为“否”，则控制保持循环。另一方面，如果对两个问题的回答都为“是”，则蒸发器上的加热器32被开启。这提供了增加必须由蒸发器28吸收的热负荷、因而增加通过蒸发器的致冷剂的质量流量的好处。这将确保润滑剂回到压缩机。另外，通过增加质量流量，蒸发器中每单位的致冷剂的温度变化被减小。通过减小温度变化量来降低从致冷剂/润滑剂混合物中汽化致冷剂的可能性，因而确保更多润滑剂回到压缩机。
在加热器开启之后，系统转到询问DPT是否增加到预定等级。只要DPT仍然没有达到那个等级，则循环将继续。一旦DPT已经达到那个等级，加热器32又被关闭，以及系统将转到初始IF框。
同时，根据本发明的一种方法可包括第三控制方案C。如果DPT小于预定值，并且加热器已经开启一段时间，并且冷凝器风扇已经关闭一段时间，则吸入调制管在预定时间段被打开到较大的开口。这将确保传递到压缩机的致冷剂的量增加，并且还增加离开蒸发器的致冷剂的量。增加通过蒸发器的致冷剂流量又增加致冷剂/润滑剂比，因而增加溶解度并减小粘度。随着致冷剂/润滑剂混合物被
“稀释”(粘度降低)以及自由流动区的增加，作为增大SMV开口的结果，润滑剂从蒸发器中被清除而回到压缩机箱。
因此，本发明提供一种监测致冷剂循环20的工作并且在条件表明回流不充分润滑剂的可能性的情况下转到采取可能增加回到压缩机的润滑剂流量的步骤的方法。
应当理解，其它操作顺序将落入本发明的范围之内。也就是说，三个方案A、B和C可按照任何顺序来使用，其中方案B或C最初被使用，其次使用其它两个中的任一个，然后再使用第三个。当然，对于每个所选顺序，可能不需要使用全部三个方案，因为回油问题可能仅通过采用一个或两个方案得到解决。
图3说明用于在DPT传感器23出故障的情况下把润滑剂提供给压缩机的另一个流程图。只要DPT传感器被看作有效的，则进行图2的流程图的常规操作。当然，存在许多监测传感器反馈以确定信号是否有效的已知方式。本发明没有扩展到如何进行确定。此外，本发明的这个方面将扩展到其它受监测条件。
如果信号看起来无效，则控制询问环境温度是否处于两个预设量之间。如果回答为“是”，则SMV转到每个时间段的特定分钟数的预定打开量。冷凝器风扇保持开启。
如果环境温度不在那个第一范围之间，则控制询问环境温度是否处于第二较低范围之间。如果回答为“是”，则冷凝器风扇被关闭。另一方面，如果温度甚至低于那个第二范围，则冷凝器风扇被关闭，以及SMV转到预定打开量。
这种方法是要提供一种即使排出压力换能器不再起作用、也确保润滑剂将被回送到压缩机的相当“可靠”的方法。
虽然已经公开本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员会知道，这种方法的各种修改将落入本发明的范围之内。为此，应当研究以下权利要求来确定本发明的真实范围和内容。

Claims (26)

1.一种监测致冷剂循环的工作的方法，包括以下步骤：
(a)监测表明不充分的润滑剂流量的条件；以及
(b)如果步骤(a)的所述监测表明存在不充分的润滑剂流量，则采取能够增加回到压缩机的润滑剂流量的预防措施。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测包括监测压缩机下游的排出压力的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预防步骤包括关闭与冷凝器热交换器相关联的冷凝器风扇。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，一旦冷凝器风扇已经关闭，条件继续被监测，以及冷凝器风扇保持关闭，直到条件改变为表明致冷剂循环转到不太可能存在不充分的润滑剂流量的条件为止。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还为第二预防措施提供所述监测条件，如果条件在冷凝器风扇已经关闭之后的预定时间段内没有改变，则采取所述第二预防措施，以及所述第二预防措施包括在已经关闭所述冷凝器风扇预定时间段也没有充分改变条件的情况下开启与蒸发器相关联的加热器。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，一旦加热器已经开启，条件继续被监测，以及加热器保持开启，直到条件改变为表明致冷剂循环转到不太可能存在不充分的润滑剂流量的条件为止。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第三预防措施在关闭所述冷凝器风扇并且开启所述加热器也没有充分改变所述条件的情况下控制吸入调制管。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于向控制器提供条件的传感器被监测，如果所述传感器看起来无效，则采取第二控制环以确保充分的润滑剂流量，而与所述致冷剂循环中的任何条件无关。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二控制环查看环境温度，并且根据环境温度来选择用于确保充分的润滑剂流量的具体方案。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一环境温度范围查看环境温度是否处于较高范围，并且在环境温度处于这个范围之内的情况下控制吸入调制管，如果环境温度低于这个范围，则控制器关闭冷凝器风扇。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依次采取三个或三个以下预防措施，其中所述预防措施包括关闭冷凝器风扇、开启与蒸发器相关联的加热器以及控制吸入调制管的开口。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，作为第一纠正措施来采取开启所述加热器。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，作为第一纠正措施来采取所述吸入调制管的控制。
14.一种致冷剂循环系统，包括：
压缩机，把致冷剂传送到冷凝器，所述冷凝器具有用于在所述冷凝器上方吹风的风扇，所述致冷剂从所述冷凝器传送到下游的膨胀装置，以及所述致冷剂从所述膨胀装置传送到蒸发器，致冷剂通过调制管从所述蒸发器回送到压缩机；以及
用于控制所述致冷剂循环的控制器，所述控制器监测所述致冷剂循环内的条件，并确定条件是否表明不充分的润滑剂流量，所述控制器在所述条件表明不充分的润滑剂流量时采取能够增加回到所述压缩机的润滑剂流量的纠正措施。
15.如权利要求14所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述监测包括监测压缩机下游的排出压力的步骤。
16.如权利要求15所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述预防步骤包括关闭与冷凝器热交换器相关联的冷凝器风扇。
17.如权利要求16所述的致冷剂循环系统，其特征在于，一旦冷凝器风扇已经关闭，条件继续被监测，以及冷凝器风扇保持关闭，直到条件改变为表明致冷剂循环转到不太可能存在不充分的润滑剂流量的条件为止。
18.如权利要求16所述的致冷剂循环系统，其特征在于，还为第二预防措施提供所述监测条件，所述第二预防措施询问条件在冷凝器风扇已经关闭之后的预定时间段内是否已经改变，以及所述第二预防措施包括在已经关闭所述冷凝器风扇预定时间段也没有充分改变条件的情况下开启与蒸发器相关联的加热器。
19.如权利要求18所述的致冷剂循环系统，其特征在于，一旦加热器已经开启，条件继续被监测，以及加热器保持开启，直到条件改变为表明致冷剂循环转到不太可能存在不充分的润滑剂流量的条件为止。
20.如权利要求19所述的致冷剂循环系统，其特征在于，第三预防措施在关闭所述冷凝器风扇并且开启所述加热器没有充分改变所述条件的情况下控制吸入调制管。
21.如权利要求14所述的致冷剂循环系统，其特征在于，用于向控制器提供条件的传感器被监测，以及如果所述传感器看起来无效，则采取第二控制环以确保润滑剂流量，而与所述致冷剂循环内的任何条件无关。
22.如权利要求21所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述第二控制环查看环境温度，并且根据环境温度来选择用于确保润滑剂流量的具体方案。
23.如权利要求20所述的致冷剂循环系统，其特征在于，第一环境温度范围查看环境温度是否处于较高范围，并且在环境温度处于这个范围之内的情况下控制吸入调制管，如果环境温度低于这个范围，则控制器关闭冷凝器风扇。
24.如权利要求14所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述纠正措施包括关闭冷凝器风扇、开启与所述蒸发器相关联的加热器以及控制吸入调制管。
25.如权利要求24所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述加热器的所述开启作为第一纠正措施被采取，而另外两个纠正措施随后依次被采取。
26.如权利要求24所述的致冷剂循环系统，其特征在于，所述吸入调制管的所述控制作为第一纠正措施被采取，而所述纠正措施中的另外两个随后依次被采取。
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