空调系统制冷剂充注量匹配调节装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于空调系统的制冷剂充注量匹配的调节装置，该调节装置包括：调节罐，在调节罐中设有具有弹性的分隔件，分隔件将调节罐分隔成相互密封的两部分，一部分用于存储气体，另一部分用于存储制冷剂；可调节压力源，可调节压力源与调节罐的用于存储气体的部分流体连通，通过控制可调节压力源能够改变调节罐中气体的压力；和截止阀，截止阀安装于调节罐的用于存储制冷剂的部分与循环管道之间的连接管道上；调节装置与空调系统连接且截止阀被打开后，调节罐中气压变化能够使得空调系统的制冷剂充注量发生变化。本发明的调节装置能够精确地控制制冷剂的充入量，在减少充入量时能够回收从空调系统排出的制冷剂，对环境不产生影响。

说明书

技术领域

本发明涉及空调系统，具体涉及空调系统中制冷剂最佳充注量的匹配。

背景技术

制冷剂充注量与空调系统的工作特性是紧密相关的，空调系统的正常 运转取决于所充注的制冷剂量是否合适，若系统中制冷剂充注不足会使蒸 发器蒸发量不足，制冷剂的流量减少会使蒸发器内的制冷剂液体未流完全 程就蒸发为气体，而导致压缩机回气温度过高，回气比容增大，造成制冷 量不足且出口过热度过大，排温过高，压缩机易造成热保护；若充注过量 又会使进入冷凝器的制冷剂太多，排气压力过高，液态制冷剂回流，停机 时过多的制冷剂液体通过毛细管转移到蒸发器中，再次起动时过多的制冷 剂液体以两相态出蒸发器，溢入压缩机造成液击现象。

因此在开发空调的过程中，针对不同型号的空调，需要通过试验来确 定与空调工作参数匹配的最佳制冷剂充注量。现有技术中常采用直接充注 的方式向空调系统中加入制冷剂，试验过程中难以控制精确的充入量，且 当需要减少制冷剂充注量时，通常直接将部分制冷剂释放到周围大气环境 中，一方面不环保，另一方面放出的制冷剂质量难以确定。

如上所述，本领域中急需一种在空调开发过程中用于精确、有效且环 保地调节制冷剂充入量的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种在空调开发过程中，有效匹配制冷剂充注量 的调节装置和方法，其能够精确地控制制冷剂的充入量，且在减少充入量 时，能够回收从空调系统排出的制冷剂，对环境不产生影响。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于空调系统的制冷剂充注量匹配 的调节装置，所述空调系统包括压缩机、室外换热器、室内换热器、节流装 置及循环管道，所述调节装置包括：

调节罐，在所述调节罐中设有分隔件，所述分隔件将所述调节罐分隔 成相互密封的两部分，其中一部分用于存储气体，另一部分用于存储制冷 剂；

可调节压力源，所述可调节压力源与所述调节罐的用于存储气体的部 分流体连通，通过控制所述可调节压力源能够调节所述调节罐中气体的压 力；

截止阀，所述截止阀安装于所述调节罐的用于存储制冷剂的部分与所 述循环管道之间的连接管道上；其中，

所述调节装置与所述空调系统连接且所述截止阀被打开后，所述调节 罐中气体的压力变化能够使所述分隔件发生变形，使得所述调节罐中储存 的制冷剂的量发生变化，从而所述空调系统的制冷剂充注量发生变化。

优选地，制成所述分隔件的材料可选自以下材料中的一种或多种：

氯丁胶(Neoprene)、丁腈橡胶(Buna)、三元乙丙橡胶(EPDM)、 海帕伦(Hypalon)、氟橡胶(Viton、Aflas)和聚四氟乙烯(PTFE)；和/ 或

用于制造所述罐体的材料可选自以下材料中的一种或多种：

铸铁、铸铝、碳钢、不锈钢、铜及合金；和/或

所述气体是氮气或空气。

优选地，所述分隔件为具有弹性的膜结构。

优选地，所述调节装置包括两个串联连接的截止阀，其中一个截止阀 与所述空调系统的循环管道相连，另一个截止阀与所述调节罐的用于存储 制冷剂的部分相连。

优选地，所述调节装置使用于空调系统的开发过程中，且完成所述空调系 统的制冷剂充注量匹配后，所述调节装置能够从所述空调系统拆除。

优选地，所述两个截止阀被关闭后，能够断开所述两个截止阀之间的连接， 从而将所述调节装置从所述空调系统拆除。

优选地，所述调节装置与所述空调系统连接且所述截止阀被打开后， 增加/减少所述调节罐中气体的充入量，能够使得所述空调系统的制冷剂充注量 相应地增加/减少。

根据本发明的第二方面，提供了一种匹配空调系统的制冷剂充注量的方 法，所述方法包括以下步骤：

(1)提供如前所述的调节装置；

(2)向所述空调系统和/或所述调节罐中充入预定量的制冷剂；

(3)在所述调节装置与所述空调系统连接的情况下，根据测定的空调 系统的性能系数，调节所述可调节压力源，分多次改变所述调节罐中气体 的压力，进而改变所述空调系统中制冷剂的实际充入量，且每次分别测定 空调系统的性能系数，直至在允许的误差范围内，确定空调系统制冷剂的 最佳充注量。

在一优选实施例中，上述方法中的步骤(2)包括：

(a)在所述调节罐与所述空调系统连接之前，向所述调节罐的用于存 储制冷剂的部分充入制冷剂，充入的制冷剂的量大于预估的空调系统最佳 充注量；

(b)关闭所述截止阀，将所述调节装置与所述空调系统连接；

(c)打开所述截至阀，调节可调节压力源，使得所述调节罐的用于存 储气体的部分中的气压升高，调节罐中的制冷剂被压入所述空调系统，关 闭截止阀，运行所述空调系统并测定空调系统的性能系数；

在前述优选实施例中，所述方法还包括：

测量步骤(a)中充入制冷剂后的调节罐总质量M₀；

在完成最佳充注量匹配后，将所述调节装置从所述空调系统拆除，释放 所述调节罐中的剩余气体，测量含有剩余制冷剂的调节罐的总质量M_x；其 中，

所述空调系统的制冷剂最佳充注量为M＝M₀-M_x。

优选地，在前述优选实施例中，上述方法中的步骤(3)包括：

(d)重复步骤(c)的操作，依次增加制冷剂的量，分多次进行相应 的空调性能系数的测定，得到最佳充注量所在的区间；

(e)打开截至阀，调节所述可调节压力源，使得所述调节罐中的气体 压力降低，从而所述空调系统中的部分制冷剂回流至所述调节罐，使得所 述空调系统中的制冷剂充注量落在步骤(d)所得的区间，关闭截止阀，运 行空调系统并测量其性能系数；

(f)重复步骤(c)或(e)的操作，在允许的误差范围内，确定空调 系统制冷剂的在空调系统性能系数最高时的充注量。

在另一优选实施例中，所述匹配空调系统的制冷剂充注量的方法中的步 骤(2)包括：

(a’)在所述调节罐与所述空调系统连接之前，向所述空调系统中充入 制冷剂，充入的制冷剂的量大于预估的空调系统最佳充注量，且充入的制 冷剂的质量记作M₁；

(b’)关闭所述截止阀，将所述调节装置与所述空调系统连接；

优选地，在前述的另一优选实施例中，步骤(3)包括：

(c’)打开所述截至阀，调节可调节压力源，使得所述空调系统中的制 冷剂进入所述调节罐，关闭所述截止阀，运行所述空调系统并测定空调系 统的性能系数；

(d’)重复步骤(c’)的操作，依次减少空调系统中制冷剂的量，分多 次进行相应的空调性能系数的测定，得到最佳充注量所在的区间；

(e’)打开截至阀，调节所述可调节压力源，改变所述调节罐中的气体 压力，使得所述空调系统中的制冷剂实际充注量落在步骤(d’)所得的区 间,在所述区间内分多次改变空调系统中的制冷剂实际充注量，每次运行所 述空调系统并测定空调系统的性能系数，直至在允许的误差范围内，确定 空调系统制冷剂的在空调系统性能系数最高时的充注量。

在又一优选实施例中，所述匹配空调系统的制冷剂充注量的方法中的步 骤(2)包括：

在所述调节罐与所述空调系统连接之后，向所述空调系统中充入制冷 剂，充入的制冷剂的量大于预估的空调系统最佳充注量，且充入的制冷剂 的质量记作M₁。

在前述的另一优选实施例和又一优选实施例中，所述方法还包括：

在所述调节罐与所述空调系统连接之前，测量空的调节罐的质量并记 作M₂；

在完成最佳充注量匹配后，将所述调节装置从所述空调系统拆除，释放 所述调节罐中的剩余气体，测量含有剩余制冷剂的调节罐的总质量M_x’；其 中，

所述空调系统的制冷剂最佳充注量为M＝M₁+M₂-M_x’。

采用本发明的调节装置，制冷剂被预先存储在调节罐中，通过控制可 调节压力源能够准确地调整调节罐中制冷剂向空调系统的冲入量，在需要 减少充入量时，从空调系统中排出的制冷剂能够被回收至调节罐中，既避 免了制冷剂排放至空气中对环境的污染，又节约了制冷剂，可供以后的匹 配试验使用。此外，两个截止阀的设置能够方便连接装置的安装和拆卸， 且进一步避免了制冷剂的泄露。

附图说明

图1是根据本发明的空调系统制冷剂充注量匹配在线式调节装置的示意 图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本 发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范 围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

调节装置

如图1所示，本发明在空调系统中添加虚线方框中的调节装置用于匹 配空调系统中工作的制冷剂的充注量。如图所示，空调系统包括压缩机1、 储液罐2、四通阀3、室外换热器4、室内换热器5、节流装置6及连接管 道，其中在管道上的P处，例如通过三通管与调节装置连接。

制冷剂充注量的调节装置主要包括调节罐7、可调节压力源13和截止 阀11、12，其中在调节罐7中设有用于将调节罐7分隔成相互密封的两部 分的分隔件8，调节罐7中分隔件8以上的部分用于储存气体9，分隔件8 以下的部分用于储存制冷剂10，调节罐7的顶端与可调节压力源13密封地 流体连通，调节罐7的底端与截止阀12密封地流体连通。截止阀11与截 止阀12串联连接且通过连接管道与空调系统连接。

分隔件8可采取任何合适的形式，只要其能够根据气体9和制冷剂10 之间的压力差沿相应的方向发生变形，从而改变调节罐中由其分隔的两部 分的容积。优选地，分隔件为具有弹性的膜结构。

优选地，制成所述分隔件8的材料可选自以下材料中的一种或多种： 氯丁胶(Neoprene)、丁腈橡胶(Buna)、三元乙丙橡胶(EPDM)、海帕 伦(Hypalon)、氟橡胶(Viton、Aflas)和聚四氟乙烯(PTFE)。

优选地，制成罐体的材料可选自以下材料中的一种或多种：铸铁、铸 铝、碳钢、不锈钢、铜及合金。

优选地，调节罐中充入的气体可选用氮气或空气。

可调节压力源13可以为能够调节充气量的氮气瓶，通过调节罐7中气 体的充入量能够使调节罐7上部的气压升高或降低，在截止阀11和12都 打开的情况下，相应地，使得分隔件8向下收缩调节罐7下部的制冷剂被 充入空调系统，或者使得分隔件8向上膨胀且空调系统中的制冷剂回收至 调节罐中。

值得注意地是，本发明的调节装置中包括两个截至阀，这样使得调节 装置的安装和拆卸更加方便。在调节罐7中充注有一定量的制冷剂后，调 节装置的调节罐7、可调节压力源13和截止阀12可始终保持连接为一整体， 向空调系统安装调节装置时，仅需将截止阀11与截止阀12连接即可；完 成匹配后拆除调节装置时，仅需将关闭截止阀11和12，再将截止阀11与 截止阀12断开连接即可，这样能够保证在连接和拆除调节装置的过程中， 都不会造成制冷剂的泄露，进一步地减少对环境的污染。

匹配方法

实际上，采用如前文的本发明的调节装置，空调系统制冷剂充注量的 匹配还可以采用不同的方法和步骤。

在一优选实施例中，匹配方法包括以下步骤：

(1)在所述调节罐与所述空调系统连接之前，从调节罐的底部向调节 罐中充入比预估的最佳充注量大的制冷剂量，并测量调节罐与制冷剂的最 初总重量M₀；

(2)在截至阀11和12都关闭的情况下，完成调节装置的连接和安装；

(3)打开截至阀11和12，调节压力源13，使得调节罐7上部的气压 升高，一定量的制冷剂10被压入空调系统中，关闭截止阀11，运行空调系 统并测量空调系统的性能系数COP；

(4)重复步骤(3)的操作，依次增加制冷剂的量，分多次进行相应 的空调性能系数的测定，得到最佳充注量所在的区间；

(5)打开截至阀11，调节压力源13，使得调节罐7中的气体部分回 流至气源，从而导致调节罐7上部的气压减小，空调系统中的部分制冷剂 回流至调节罐7的下部中存储，使得此时空调系统中的制冷剂充注量落在 步骤(4)中得到的区间，关闭截止阀11，运行空调系统并测量空调系统的 性能系数COP；

(6)重复类似步骤(3)或(5)的操作，在允许的误差范围内，确定 空调系统制冷剂的最佳充注量，即空调系统性能系数COP最高的充注量；

(7)关闭气阀12，拆除调节装置，释放调节罐中的剩余气体，并测量 此时含有剩余制冷剂的调节罐的总质量M_x。

通过上述步骤，可获得制冷剂充注量的匹配值M＝M_x-M₀。

在另一优选实施例中，匹配方法包括以下步骤：

(1)在调节罐与空调系统连接之前，向空调系统中充入制冷剂，充入 的制冷剂的量大于预估的空调系统最佳充注量，其中充入的制冷剂的质量 记作M₁，空的调节罐的质量并记作M₂；

(2)关闭截止阀，将调节装置与空调系统连接；

(3)打开截至阀，调节可调节压力源，使得空调系统中的制冷剂进入 调节罐，关闭截止阀，运行空调系统并测定空调系统的性能系数；

(4)重复步骤(3)的操作，依次减少空调系统中的制冷剂的量，分 多次进行相应的空调性能系数的测定，得到最佳充注量所在的区间；

(5)打开截至阀，调节可调节压力源，改变调节罐中的气体压力，使 得空调系统中的制冷剂实际充注量落在步骤(4)所得的区间,在区间内分多 次改变空调系统中的制冷剂实际充注量，每次运行空调系统并测定空调系 统的性能系数，直至在允许的误差范围内，确定空调系统制冷剂的在空调 系统性能系数最高时的充注量。

(6)在完成最佳充注量匹配后，将调节装置从空调系统拆除，释放调 节罐中的剩余气体，测量含有剩余制冷剂的调节罐的总质量M_x’。

通过上述步骤，可获得制冷剂充注量的匹配值M＝M₁+M₂-M_x’。

此外，还可以在调节罐与空调系统连接之后，再向空调系统中充入制 冷剂，充入的制冷剂的量大于预估的空调系统最佳充注量，部分制冷剂会 进入调节罐中。具体的匹配方法与上述方法相似，其中，在所述调节罐与 所述空调系统连接之后，向所述空调系统中充入制冷剂，充入的制冷剂的 量大于预估的空调系统最佳充注量，且充入的制冷剂的质量记作M₁，在所 述调节罐与所述空调系统连接之前，测量空的调节罐的质量并记作M₂，在 完成最佳充注量匹配后，将所述调节装置从所述空调系统拆除，释放所述调 节罐中的剩余气体，测量含有剩余制冷剂的调节罐的总质量M_x’；则所述空 调系统的制冷剂最佳充注量为M＝M₁+M₂-M_x’。

如上所述，可以看出采用本发明的调节装置，制冷剂被预先存储在调 节罐中，通过控制可调节压力源能够准确地调整调节罐中制冷剂向空调系 统的冲入量，尤其是在需要减少充入量时，从空调系统中排出的制冷剂能 够被回收至调节罐中，既避免了制冷剂排放至空气中对环境的污染，又节 约了制冷剂，可供以后的匹配试验使用。此外，两个截止阀的设置方便了 连接装置的安装和拆卸，且进一步避免了制冷剂的泄露。

调节罐7可以连接在室外换热器4与节流装置6之间的循环管道上， 也可以连接在室内换热器5与节流装置6之间的循环管道上。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发 明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。