空调器和检测制冷剂泄漏的方法 【技术领域】
本发明主要是涉及一种空调器，尤其是涉及一种具有多个对室内空气进行加热或冷却的室内单元的多单元型空调器，以及一种检测空调器的制冷剂泄漏的方法。背景技术
空调器是通过在制冷剂与室内和室外空气之间交换热量来控制室内温度的机器。图1是一个传统空调器的结构和制冷剂流向示意图，其中箭头表示制冷剂在空调器冷却工作时的流向。如图1所示，传统空调器包括一个室内单元102和一个室外单元104， 室内单元102装有一个室内热交换机116。室内热交换机116是在制冷剂与室内空气之间交换热量的装置。室内单元102还设有一个调节在冷却工作模式流向室内热交换机116的制冷剂的压力的室内膨胀阀114。两个或两个以上具有上述结构的室内单元102可以按需要并列布置组成多单元空调器。
室外单元104包括一个室外热交换机122和一个压缩机118。室外热交换机122是在制冷剂与室外空气之间交换热量的装置。压缩机118吸入低温低压的制冷剂，先将低温低压地制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，然后再将制冷剂排出压缩机118。室外单元104还设有一个调节在加热工作模式流向室外热交换机122的制冷剂的压力的室外膨胀阀128。在室外单元104的循环管线中装有一个四通阀103，用来控制自压缩机118的输流制冷剂的流向，使输出制冷剂根据空调器所选择的工作模式流向室外热交换机122或室内热交换机116。
在空调器的室内单元102和室外单元104之间延伸的制冷剂循环管线(制冷剂管)引导制冷剂在室内单元102和室外单元104之间流动。尤其是在具有多个室内单元102的多单元空调器中，制冷剂管非常长并且结构复杂，所以就必须将数个易携带的长度较短的管子，用比如焊接工艺相互整接在一起，形成长的和结构复杂的管子。然而，如果采用焊接工艺而没有有效地或足够地将制冷剂管的焊接面连接，或者如果空调器的管线安装好以后发现制冷剂管还没有布置妥帖，则制冷剂管的焊接面就可能裂开，使制冷剂从裂开的焊接面泄漏出来。另外，空调器经过一段较长时间的反复使用，制冷剂管逐渐疲劳，在这种情况下，制冷剂管连接的焊接面可能出现疏松，使制冷剂从疏松的焊接面泄漏出来。出现制冷剂从制冷剂管中泄漏的情况时，空调器就无法工作。所以，在这种情况下，空调器的用户必须找到制冷剂管裂开或疏松的位置，迅速修好制冷剂管，恢复空调器的工作。
空调器的制冷剂从制冷剂管泄漏可以通过测试从压缩机输出的制冷剂压力的变化来检查。但是这种方法只能让用户知道是否出现了制冷剂从制冷剂管泄漏的情况，而不能让用户找到制冷剂管确切的裂开或疏松位置，所以用户无法迅速而方便地修好裂开或疏松的制冷剂管。对于具有长而复杂的制冷剂管的多单元的空调器，找到制冷剂管确切的裂开或疏松位置比检查制冷剂是否从制冷剂管泄漏更为重要。但是，找到长而复杂的制冷剂管的确切的裂开或疏松部位是很困难的。特别是设在楼房中的中央空调系统，空调系统的制冷剂管一般在建造楼房的同时安装在建筑中，制冷剂管一般藏在墙、屋顶、和地板中。所以如果制冷剂泄漏时，要找到制冷剂管确切的裂开或疏松位置更为困难。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种空调器和一种检测空调器的制冷剂泄漏的方法，其中空调器的整个制冷剂管根据膨胀阀分成数段，其各段按顺序检查，迅速检测出各段中的制冷剂泄漏，找出导致制冷剂泄漏的制冷剂管的裂开或疏松的确切位置。
本发明的其他目的和优点将在以下的说明中阐述，部分可以从说明中阐明，或者可以从本发明的实践中获知。
为了实现上述及其他目的，本发明提供一种空调器包括一个压缩机，一个膨胀阀，一个室外热交换机，和一个室内热交换机，通过一个制冷剂管将其相互连接，其中制冷剂管被分成一个从压缩机出口延伸至膨胀阀入口的高压段，和一个从膨胀阀出口延伸至压缩机入口的低压段。在检测制冷剂泄漏模式时，空调器的控制器通过将制冷剂管的低压段的传感器所测到的制冷剂压力的变化值与没有泄漏的正常工作模式的预设的压力变化值相比较，检测在低压段的制冷剂泄漏。附图说明
下面结合附图描述的较佳实施例，可以使本发明的这些及其他目的和优点可以被更好地理解。
图1是一个传统空调器结构方框图；
图2A是根据本发明的一个实施例的空调器结构的方框图；
图2B是图2A的空调器检测制冷剂泄漏的原理的方框图；
图3A是根据本发明的空调器的制冷剂管高压段的压力特征示意图；
图3B是图2A的制冷剂管低压段的压力特征示意图；
图4是图2A的空调器检测制冷剂泄漏的方法的流程图；
图5是图2A的空调器在冷却工作模式时制冷剂的压力分布方框图；
图6是图2A的空调器在加热工作模式时制冷剂的压力分布方框图；
图7是图2A的空调器第一检测段的方框图；
图8是图7的第一检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图；
图9是图2A的空调器第二检测段的方框图；
图10是图9的第二检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图
图11是图2A的空调器第三检测段的方框图；以及
图12是图11的第三检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图。具体实施例
现在结合附图中所述的例子，详细说明本发明的较佳实施例，其中，贯穿全文，相同的数字指相同的元件。下面参照附图描述实施例来解释本发明。
图2A是根据本发明的一个实施例的空调器结构的方框图，其中的箭头是表示空调器在冷却工作模式时的制冷剂的流向。
如图2A所示，该空调器包括一个室内单元202和一个室外单元204，室内单元202中装有一个室内热交换机216。室内热交换机216为用来在制冷剂与室内空气之间交换热量的装置。室内单元202还设有一个在冷却工作模式下调节流向室内热交换机216的制冷剂压力的室内膨胀阀214。在加热工作模式下，室内膨胀阀214是完全打开的。该室内膨胀阀214被用来分隔出用于制冷剂泄漏检测时的第一和第三检测段，下面将详细介绍。具有上述结构的两个或两个以上室内单元202可以并列布置组成一个多单元空调器。
室外单元204包括一个室外热交换机222和一个压缩机218。室外热交换机222是用来在制冷剂与室外空气之间交换热量的装置。压缩机218吸入低温低压的制冷剂，先将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，然后再将制冷剂排出。室外单元204设有一个在加热工作模式下调节流向室外热交换机222的制冷剂压力的室外膨胀阀228。在冷却工作模式下，室外膨胀阀228是完全打开的。该室外膨胀阀228被用来分隔出一个用在制冷剂泄漏检测模式时的第二检测段，下面将详细介绍。
当空调器在普通工作模式，两个膨胀阀214和228各自的开启程度通过适当控制，产生室内单元202所要求的制冷剂压力。另外，这两个膨胀阀214和228在检测制冷剂模式时完全打开或关闭，将制冷剂管分隔成第一，第二和第三检测段。在该空调器中，可以用电子膨胀阀作为室内膨胀阀214和室外膨胀阀228，因为电子的膨胀阀214和228可以进行电控，使制冷剂泄漏的检测可以自动实施。
在室外单元204的制冷剂管上装有一个控制从压缩机218出来的输出制冷剂的流向的四通阀230，使输出的制冷剂根据空调器的选择模式流向室外热交换机222或室内热交换机216。用于检测制冷剂泄漏的一个输入压力传感器器236和一个输入温度传感器238依序安装在位于四通阀230与压缩机218入口之间的制冷剂管上，测量流向压缩机218的输入制冷剂的压力和温度。在该空调器中，由这两个传感器236和238测得的压缩机218的输入制冷剂的压力和温度数据，被用来优化空调器的运行，也被用于检测制冷剂的泄漏。
用于检测制冷剂泄漏的一个输出压力传感器232和一个输出温度传感器234依序安装在位于压缩机218出口与四通阀230之间的制冷剂管上。另外，一个室外温度传感器248安装在室外热交换机222上。输出压力传感器232检测从压缩机218出口延伸的高压段的制冷剂压力的变化，从而测出制冷剂管的制冷剂泄漏。输出温度传感器234测量从压缩机218排出的输出制冷剂的温度，从而根据所测得的室外温度控制压缩机218的输出制冷剂的温度。因为，为了在室外热交换机222获得所要的热交换效果，在室外空气温度和输出制冷剂之间必须有一个高于预设水平的差异，所以控制输出制冷剂的温度是必要的。
图2B是图2A的空调器检测制冷剂泄漏的程序的原理方框图。在空调器中，一个表示在没有制冷剂泄漏的正常工作模式下制冷剂压力的降低的压力参考变化值以数据形式被储存在一个存储器254中，这样控制器252在检测制冷剂泄漏时就能以该储存的参数作为参考数据。就是说，控制器252根据从输出压力传感器236输入的信号计算出压缩机218输入制冷剂压力单位时间内的变化值，将该计算出的变化值与储存在存储器254中的参考压力变化值相比较，确定是否存在制冷剂泄漏。经确定制冷剂从制冷剂管泄漏，制冷剂泄漏的信息即显示在显示器256上。
在研究空调器制冷剂管的制冷剂分布时，制冷剂管在同一时间有一个相对高压段和一个相对低压段。就是说，从室外单元204的压缩机218输出的制冷剂具有相对高压，该高压的输出制冷剂通过室外膨胀阀228时其压力减小，成为低压制冷剂。在该空调器中，具有相对高压制冷剂的分段即高压段，具有相对低压制冷剂的分段即低压段。
为使室外热交换机222实现所要的热交换效果，必须保证室外空气和制冷剂之间的温度差，高于预设水平。由于制冷剂的温度变化与制冷剂压力是成比例的，因此可调节制冷剂的压力使制冷剂的压力与所测得室外温度成比例。即，高压段的制冷剂压力必须与室外温度成比例。
高压段的制冷剂压力和室外温度之间的关系下面参考图3A来说明。图3A是一个表示图2A的空调器制冷剂管的高压段的压力特征的方框图。如图3A所示，当高压段的制冷剂从制冷剂管中泄漏时，高压段的制冷剂压力的变化大于室外温度的变化。因此，当高压段的制冷剂压力变化与室外温度变化相比较之后的结果显示制冷剂压力变化与室外温度变化不成比例时，就可以确认制冷剂从制冷剂管中泄漏。如图3A所示，当制冷剂最初出现泄漏时，高压段的制冷剂压力迅速下降，与室外温度不成比例。然而，当导致制冷剂泄漏的制冷剂管的裂开部分被修好之后，制冷剂不再从管中泄漏，所以制冷剂压力恢复到制冷剂压力的正常水平。制冷剂管的裂开部位被修好之后可能需要补入所泄漏的制冷剂。
图3B是制冷剂管低压段的压力特征方框图。如图3B所示，高压的制冷剂的压力在流经室外热交换机222时迅速下降，所以室外膨胀阀228以后的部分确定为低压段。在低压段的制冷剂泄漏时制冷剂压力单位时间内下降值小于在没有制冷剂泄漏的正常工作模式的制冷剂压力单位时间内下降值。即在低压段没有制冷剂泄漏时，制冷剂压力通常是由安装于制冷剂管的室内膨胀阀214的作用而减小的。当低压段的制冷剂泄漏时，室外空气通过裂开部分进入制冷剂管，使制冷剂压力非正常下降。所以，在检测空调器的制冷剂泄漏的方法中，制冷剂管的整个低压段被分成两个或两个以上分段，低压段各分段的制冷剂压力单位时间内的下降值被分别检测。然后，将所测得各分段制冷剂压力单位时间内的下降值与其在正常工作时制冷剂压力单位时间内的下降值相比较，从而确定是否在某一相关分段出现制冷剂泄漏。
图4是图2A的空调器检测制冷剂泄漏的方法的流程图。如图4所示，在S401空调器启动工作，在S402，高压段的制冷剂压力变化值与室外温度变化值相比较，确定制冷剂管是否有制冷剂从制冷剂管泄漏，从而确定空调器是否正常工作。当在S402确定制冷剂管有制冷剂泄漏，则分别在S403，S404和S405按顺序检查第一至第三检测段，确定导致制冷剂泄漏的具体位置。即，首先在步骤S403检查第一检测段。在S403确定第一段出现制冷剂泄漏，则在S407，显示器256上显示出制冷剂泄漏的信号。其次，在S404检查第二检测段。在S404确定第二段出现制冷剂泄漏，则在S407显示器256上显示出制冷剂泄漏的信号。然后，在S405检查第三检测段。在S405确定第三段出现制冷剂泄漏，在S407，显示器256上显示出制冷剂泄漏的信号。在S406，按顺序检查了这三段之后，制冷剂泄漏的检查结果以数据形式保存在存储器中。将数据传送到一个服务站，使服务人员能迅速处理制冷剂的泄漏。
图5是空调器在冷却工作模式时制冷剂的压力分布方框图。在图5中，用实线表示的部分为高压段，用点划线表示的部分为低压段。压缩机218的输出制冷剂的压力非常高。然而，适当调整室内膨胀阀214的开启程度，该高压制冷剂的压力在流经室内膨胀阀214时下降。所以制冷剂管可以根据室内膨胀阀214被分成高压段和低压段。图5所示为冷却工作模式下制冷剂压力的分布，室内膨胀阀214被调整在适当开启程度，而室外膨胀阀228则被完全关闭。
图6是空调器在加热工作模式下制冷剂的压力分布方框图。在图6中，用实线表示的部分为高压段，用点划线表示的部分为低压段。四通阀230控制制冷剂的流动路径，使从压缩机218输出的高压制冷剂流向室内热交换机216，控制制冷剂的流动路径，使制冷剂依次流经室内外热交换机216和222，返回压缩机218。因此，在图6所示的加热工作模式下，空调器制冷剂的流动方向与图5所示的冷却工作模式的是不同的。图6所示的制冷剂压力分布是在加热工作模式下获得的，室内膨胀阀214完全开启(或开启至适当的开启程度)，而室外膨胀阀228则调整至适当开启程度。所以制冷剂在流经室外膨胀阀228以后的制冷剂压力下降。
如图5和6所示，在压缩机218和四通阀230之间的制冷剂管部分无论在空调器的哪种工作模式，即在冷却工作和加热工作模式时，都固定为高压段。而其余部分的制冷剂管，则相对于四通阀230根据空调器选择的工作模式控制制冷剂流动方向的改变而在高压段和低压段之间转换。
图7是空调器第一检测段的方框图。在图7中，从室内膨胀阀214出发，经过室内热交换机216和四通阀230延伸至压缩机218入口之间的制冷剂管部分，为第一检测段。在这里，空调器在冷却工作模式工作。在检测制冷剂泄漏模式，室内膨胀阀214完全关闭，同时室外膨胀阀228完全开启。第一检测段的压力和温度的下降值由装在延伸至压缩机218入口的制冷剂管上的输入压力传感器236和输入温度传感器238测量。
图8是第一检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图。如图8所示，在S801空调器启动工作，在S802，高压段的制冷剂压力变化值与室内温度变化值相比较，确认是否有制冷剂管出现制冷剂泄漏，从而确定空调器是否正常工作。在S802确认制冷剂管有制冷剂泄漏，则运行S803至S808检查第一检测段，确认在第一检测段是否有制冷剂泄漏。就是说，在S803检查第一检测段时，空调器在冷却工作模式下工作。在S804，当如图7所示的空调器的室内膨胀阀214完全关闭，由于压缩机218的吸引力，第一检测段的制冷剂压力逐渐降低。在S805测量在这种情况下制冷剂压力在单位时间内的下降值，在S806将所测得的下降值与空调器在室内膨胀阀214完全开启时正常工作模式下制冷剂压力在单位时间内的下降值相比较。在检测制冷剂泄漏工作模式下测得的第一检测段在单位时间内的下降值为P1，在没有泄漏的正常工作模式下，第一检测段在单位时间内的下降值为Pa。如果P1＜Pa，可以确认第一检测段中有制冷剂泄漏出现。在S807，当第一检测段中确认有制冷剂泄漏出现，显示器256上就显示出制冷剂泄漏的信号。在S808，如果在第一检测段没有发现制冷剂泄漏，则控制单元开始检测第二检测段的制冷剂泄漏。
图9是空调器第二检测段的方框图。在图9中，从室外膨胀阀228出发，经过室外热交换机222和四通阀230延伸至压缩机218入口的制冷剂管部分为第二检测段。在这里，空调器在加热工作模式下工作。在检测制冷剂泄漏模式下，室外膨胀阀228完全关闭，第二检测段的压力和温度的下降值由装在延伸至压缩机218入口的制冷剂管上的输入压力传感器器236和输入温度传感器238测量。
图10是第二检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图。如图10所示，在S1001空调器启动工作，在S1002，高压段的制冷剂压力变化值与室外温度变化值相比较，确认是否有制冷剂管出现制冷剂泄漏，从而确定空调器是否正常工作。在S1002确认制冷剂管有制冷剂泄漏，则在S1003检查第一检测段确认在第一检测段是否有制冷剂泄漏。在S1003确认第一检测段的制冷剂管有制冷剂泄漏，则在S1008，第一检测段的制冷剂泄漏的信号就会在显示器256上显示，然后在S1004至S1009检查第二检测段的制冷剂管是否有制冷剂泄漏。另外，如果确认第一检测段没有制冷剂泄漏，则检查第二检测段的制冷剂泄漏。在S1004，为检查第二检测段，空调器在加热工作模式工作。在S1005，空调器的室外膨胀阀228完全关闭，第二检测段中的制冷剂压力逐渐降低。在S1006测量该情况下第二检测段的制冷剂压力在单位时间内的下降值P2，在S1007将所测得的下降值P2与空调器在室外膨胀阀228完全关闭时正常工作模式下第二检测段的制冷剂压力在单位时间内的下降值Pb相比较。如果P2＜Pb，可以确认第二检测段中有制冷剂泄漏出现。在S1008，当第二检测段中确认有制冷剂泄漏出现，显示器256上就显示出第二检测段有制冷剂泄漏的信号。在S1009，如果在第二检测段没有发现制冷剂泄漏，则控制单元开始检测第三检测段的制冷剂泄漏。
图11是空调器在第三检测段的方框图。在图11中，从室内膨胀阀214出发，经过室外膨胀阀228、室外热交换机222和四通阀230延伸至压缩机218入口的制冷剂管部分为第三检测段。在这里，从室外膨胀阀228延伸到压缩机218入口的部分是第二检测段，第二检测段已如图10所说明的对第二检测段是否存在制冷剂泄漏进行了检测。所以，该第三检测段被认为实际上是在室内膨胀阀214与室外膨胀阀228之间的部分。在第二检测段被确认正常没有制冷剂泄漏的情况下，在第三检测段检查出有制冷剂泄漏，该制冷剂泄漏即出现在室内膨胀阀214与室外膨胀阀228之间的部分。所以，第三检测段的制冷剂泄漏检测是在假定第二检测段被检测正常没有制冷剂泄漏的情况下进行的。为检测第三段的制冷剂泄漏，空调器在加热工作模式下工作。空调器在加热工作模式下启动后，在室内膨胀阀214完全关闭，而室外膨胀阀228完全开启的条件下运行制冷剂泄漏检测模式。第三检测段的压力和温度的下降值由输入压力传感器器236和输入温度传感器238测量。
图12是第三检测段检测制冷剂泄漏的步骤的流程图。如图12所示，在S1201空调器启动工作，在S1202，高压段的制冷剂压力变化值与室外温度变化值相比较，确认是否有制冷剂管出现制冷剂泄漏，从而确定空调器是否正常工作。在S1202确认制冷剂管有制冷剂泄漏，则在S1203检查第一和第二检测段确认在第一和第二检测段是否有制冷剂泄漏。如果在S1203确认第一和第二检测段没有制冷剂泄漏，则在S1204至S1209检查第三检测段。为检测第三检测段的制冷剂泄漏，空调器在加热工作模式下工作。在S1205，图11的空调器的室外膨胀阀228完全开启，在S1206，室内膨胀阀214则完全关闭。在这种情况下，第三检测段的制冷剂压力逐渐降低。在S1207测量该情况下第三检测段的制冷剂压力在单位时间内的下降值P3，在S1208将所测得的下降值P3与空调器在室外膨胀阀228完全开启而室内膨胀阀214完全关闭时正常工作模式下第三检测段的制冷剂压力在单位时间内的下降值Pc相比较。如果P3＜Pc，可以确认第三检测段中有制冷剂泄漏出现。在S1209，当第三检测段中确认有制冷剂泄漏出现，显示器256上就显示出第三检测段有制冷剂泄漏的信号。
在制冷剂泄漏检测方法中，第一至三检测段的检测步骤可以按上所述顺序进行。这三段的检测步骤也可以按要求另行选择。但是，第三段的泄漏检测步骤是在确认第二检测段工作正常而没有制冷剂泄漏的基础上进行。这三个可选择的泄漏检测程序，可以方便地利用控制器252和用户界面上的驱动软件来实施。就是说，在控制单元的驱动软件中，设有检测泄漏方法的批处理和选择性处理程序。由于驱动软件中的批处理和选择性处理程序与用户界面的配合，用户可以通过用户界面选择所要的批处理和选择性处理程序。
如上所述，本发明提供了一种空调器和检测空调器制冷剂泄漏的方法。在检测泄漏工作模式，首先检查整个制冷剂管是否有制冷剂泄漏，确认是否有制冷剂泄漏。然后，通过批处理程序或选择性处理程序迅速检查第一至三检测段，确认在第一至三段是否有制冷剂泄漏出现，如果有制冷剂泄漏，则迅速找出制冷剂管确切的裂开和疏松部位，使服务人员能迅速地修复制冷剂管的裂开或疏松部位。该空调器只须在传统的空调器的制冷剂管上加设压力和温度传感器就能组成制冷剂泄漏检测装置，所以其优点是无需迫使空调器增加额外的结构及生产工艺复杂且价格昂贵的硬件。
虽然，已经对本发明的一些较佳实施例进行了展示和说明，对于本领域的普通技术人员可以理解，这些实施例还可以进行修改，而不脱离本发明的原理和宗旨，本发明的保护范围在权利要求及其等同范围中限定。