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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-30
(54)【発明の名称】冷却漏洩の検知
(51)【国際特許分類】
   F24F 11/36 20180101AFI20230823BHJP
   F25B 49/02 20060101ALI20230823BHJP
   F24F 11/52 20180101ALI20230823BHJP
【FI】
F24F11/36
F25B49/02 520M
F25B49/02 520B
F25B49/02 520C
F24F11/52
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023506008
(86)(22)【出願日】2021-07-28
(85)【翻訳文提出日】2023-03-22
(86)【国際出願番号】 US2021043555
(87)【国際公開番号】W WO2022026610
(87)【国際公開日】2022-02-03
(31)【優先権主張番号】16/940,843
(32)【優先日】2020-07-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.SWIFT
2.SMALLTALK
3.ERLANG
(71)【出願人】
【識別番号】511158339
【氏名又は名称】コープランド エルピー
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バトラー,ブライアン・アール
(72)【発明者】
【氏名】モーガン,スチュアート・ケイ
(72)【発明者】
【氏名】ファム,ハング
(72)【発明者】
【氏名】モーター,ウィンフィールド・エス
(72)【発明者】
【氏名】ウェルチ,アンドリュー・エム
(72)【発明者】
【氏名】アルファノ,デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】サンダース,マイケル・エイ
【テーマコード(参考)】
3L260
【Fターム(参考)】
3L260BA52
3L260CB13
3L260CB17
3L260DA10
3L260FB08
3L260GA26
(57)【要約】
冷媒制御システムが、建物の冷却システム内に存在する冷媒量を測定するように構成される充填モジュールと、冷媒量に基づいて、漏洩が冷却システム内に存在することを診断するように構成される漏洩モジュールと、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、少なくとも1つの改善措置を講じるように構成される少なくとも1つのモジュールと、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
建物の冷却システム内に存在する冷媒量を測定するように構成される充填モジュールと、
前記冷媒量に基づいて、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断するように構成される漏洩モジュールと、
前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、少なくとも1つの改善措置を講じるように構成される少なくとも1つのモジュールと、
を備える、冷媒制御システム。
【請求項2】
前記少なくとも1つのモジュールが、
前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、前記建物の外側に位置する第1の熱交換器と前記建物内に位置する第2の熱交換器との間に位置する第1の隔離バルブを閉止するように構成される隔離モジュールと、
前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、前記冷却システムのコンプレッサを所定の期間作動させるように構成される圧縮モジュールと、
を備える、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項3】
前記隔離モジュールが、前記所定の期間が経過したという決定に応じて、前記第2の熱交換器と前記冷却システムの前記コンプレッサとの間に位置する第2の隔離バルブを閉止するようにさらに構成される、請求項2に記載の冷媒制御システム。
【請求項4】
前記第1および第2の隔離バルブが、前記建物の外側に配置される、請求項3に記載の冷媒制御システム。
【請求項5】
前記充填モジュールが、前記冷却システム内の前記冷媒の温度および前記冷却システム内の前記冷媒の圧力のうちの少なくとも1つに基づいて、前記冷却システム内の前記冷媒量を測定するように構成される、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項6】
前記充填モジュールが、前記建物の外側に位置する第1の熱交換器の容積、前記建物内に位置する第2の熱交換器の容積、および前記冷却システムの冷媒ラインの容積にさらに基づいて、前記冷却システム内の前記冷媒量を測定するように構成される、請求項5に記載の冷媒制御システム。
【請求項7】
前記充填モジュールが、前記冷却システム内の前記冷媒の少なくとも1つの温度、少なくとも1つの圧力、および前記冷却システムのコンプレッサの体積流量に基づいて、前記第1の熱交換器の前記容積を測定するように構成される、請求項6に記載の冷媒制御システム。
【請求項8】
前記充填モジュールが、前記冷却システム内の前記冷媒の少なくとも1つの温度、少なくとも1つの圧力、および前記冷却システムのコンプレッサの体積流量に基づいて、前記冷媒ラインの前記容積を測定するように構成される、請求項6に記載の冷媒制御システム。
【請求項9】
前記漏洩モジュールが、前記冷却システムの蒸発器に配置される漏洩センサからの測定値に基づいて、前記冷却システムに漏洩が存在することを診断するように構成される、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項10】
前記漏洩モジュールが、前記建物内の圧力センサによって測定された前記建物内の冷媒圧力が低下したときに、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断するように構成される、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項11】
少なくとも1つの改善措置をとるように構成される前記少なくとも1つのモジュールが、前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、視覚的インジケータを介して警告を生成するように構成される警告モジュールを含む、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項12】
少なくとも1つの改善措置をとるように構成される前記少なくとも1つのモジュールが、前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、ネットワークを介して外部装置に警告を送信するように構成される警告モジュールを含む、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項13】
前記充填モジュールが、
前記建物の内側に位置する前記冷却システムの第1の部分内に存在する第1の冷媒量を測定し、
前記建物の外側に位置する前記冷却システムの第2の部分内に存在する第2の冷媒量を測定し、
前記第1の部分内の前記第1の冷媒量および前記第2の部分内の前記第2の冷媒量に基づいて、前記冷却システム内の前記冷媒量を測定するように構成され、
前記漏洩モジュールは、前記第1の冷媒量、前記第2の冷媒量、および、前記冷媒量の少なくとも1つに基づいて、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断するように構成される、請求項1に記載の冷媒制御システム。
【請求項14】
建物の冷却システム内に存在する冷媒量を測定することと、
前記冷媒量に基づいて、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断することと、
前記漏洩が前記冷却システム内に存在するという前記診断に応じて、少なくとも1つの改善措置を行うことと、
を含む、冷媒制御方法。
【請求項15】
前記少なくとも1つの改善措置が、
前記建物の外側に位置する第1の熱交換器と前記建物内に位置する第2の熱交換器との間に位置する第1の隔離バルブを閉止することと、
前記冷却システムのコンプレッサを所定の期間作動させることと、
を含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【請求項16】
前記冷媒量を測定することが、前記冷却システム内の前記冷媒の温度および前記冷却システム内の前記冷媒の圧力のうちの少なくとも1つに基づいて、前記冷却システム内の前記冷媒量を測定することを含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【請求項17】
前記診断することが、前記冷却システムの蒸発器に配置される漏洩センサからの測定値に基づいて、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断することを含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【請求項18】
前記診断することが、前記建物内の圧力センサによって測定された前記建物内の冷媒圧力が低下したときに、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断することを含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【請求項19】
前記少なくとも1つの改善措置が、
視覚的インジケータを介して警告を生成することと、
ネットワークを介して外部装置に警告を送信することと、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【請求項20】
前記測定することが、
前記建物の内側に位置する前記冷却システムの第1の部分内に存在する第1の冷媒量を測定することと、
前記建物の外側に位置する前記冷却システムの第2の部分内に存在する第2の冷媒量を測定することと、
前記第1の部分内の前記第1の冷媒量および前記第2の部分内の前記第2の冷媒量に基づいて、前記冷却システム内の前記冷媒量を測定することと、
を含み、
前記診断することが、前記第1の冷媒量、前記第2の冷媒量、および、前記冷媒量の少なくとも1つに基づいて、漏洩が前記冷却システム内に存在することを診断することを含む、請求項14に記載の冷媒制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2020年7月28日に出願された米国非仮出願第16/940,843号の利益を主張する。上で参照した出願の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
分野
本開示は、冷却システムに関し、より詳細には、冷却システム用の漏洩を検知して分離する装置に関する。
【背景技術】
【0003】
背景
このセクションは、本開示に関する背景情報を提供し、必ずしも従来技術ではない。
【0004】
冷却アプリケーションや空調アプリケーションは、それらが使用する冷媒の地球温暖化係数を低減させるために、規制の圧力が高まっている。地球温暖化係数のより低い冷却剤を使用するために、冷媒の可燃性が増大し得る。
【0005】
低地球温暖化係数の選択肢と考えられる冷媒がいくつか開発されており、これらは米国暖房冷凍空調学会(ASHRAE)では、微燃性であることを意味するA2Lに分類されている。米国保険業者安全試験所(UL)60335-2-40規格や類似の規格は、A2L冷媒の所定の(M1)レベルを指定し、この所定のレベルを下回るA2L冷媒の充填レベルでは、漏洩を検知したり緩和したりする必要のないことを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
概要
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供し、その全範囲またはその特徴すべての包括的な開示ではない。
【0007】
本開示は、建物内部、すなわちシステムの分離された任意の区画やシステム内のシステムもしくは固定物のA2L冷媒のレベルを、そのA2L冷媒について指定された所定のレベルよりも低く維持するためのシステム構造および制御方法に関する。本開示はA2L冷媒の例を示しているが、本開示は他のタイプの冷媒にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
住宅用および商業用の暖房換気空調(HVAC)システムは、漏洩が生じた場合に1つ以上の隔離バルブが自動的に閉止し、建物内の隔離バルブ間の任意の特定の区画内に保持される冷媒量が所定レベル(M1)を下回るように、冷媒ラインに配置された隔離バルブを含んでいてもよい。いくつかの用途では、漏洩が生じた場合に緩和の形態として隔離バルブを強制的に閉止するように、漏洩センサをシステムの周囲に配置してもよい。
【0009】
スーパーマーケットの冷却システムなどのより大型の冷却システムでは、冷媒充填量は数百ポンド以上と非常に多くなる可能性がある。漏洩センサや隔離バルブを使用することにより、漏洩が生じれば、漏洩が検知された部分を隔離バルブが閉止することができる。これにより、漏洩の恐れのある量を最小限に抑え、システムの残りの部分が動作し続けることが可能になる。これは、1つ以上の規制要件を満たすこと、および/または全体的な漏洩速度を低下させることにおいて、大きな利点となり得る。A2L冷媒を使用する空調(AC)および/またはヒート・ポンプ・システムを備えた住宅用または商業用の建物の構造では、そのシステムがM1充填レベルを超えて充填される場合に、漏洩の検知制御緩和システムが必要とされる場合がある。一旦冷媒の漏洩が検知されると、制御モジュールが、コンプレッサと協働して逆止めバルブおよび一連の隔離バルブを作動させて冷媒をポンプ・ダウンし、冷媒を建物の外側に隔離することができる。
【0010】
ACのみのシステムの構造では、制御モジュールは、各々のシステムサイクルの後に隔離バルブを閉止し、冷媒の大部分を建物の外側に隔離し、建物の内側での冷媒充填量は所定レベル(M1)を下回るレベルに保たれる。これによって、室内の冷媒量が所定レベル(M1)を超えないようにして、A2Lの漏洩の検知や緩和の必要をなくすことができる。
【0011】
ACのみのシステムの構成では、様々なセンサ(たとえば、温度や圧力など)をこのシステムに追加することが可能である。このセンサは測定値を提供し、この測定値から、制御モジュールが建物の内側の充填量やシステム内の総充填量を測定することが可能である。制御モジュールはまた、漏洩を示す恐れのあるあらゆる充填の損失を追跡することが可能である。制御を追加すると、より高度な制御が可能となる。さらなる温度センサおよび圧力センサからのデータに基づいて、冷媒が漏洩した場合には、制御モジュールは、建物の内側にあるシステムの一部からほとんどの冷媒を除去してバルブを閉止するポンプ・ダウン・シーケンスを実行することが可能であり、システムの一部にある冷媒のほとんどを建物の外側に確保することができる。この結果、建物内にある冷媒が所定レベル(M1)を下回ることとなり得る。
【0012】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:冷却サイクルであって、コンプレッサと、コンデンサであって、少なくともこのコンデンサは室外に配置されるコンデンサと、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンプレッサと膨張バルブとの間の配置される第2の隔離バルブであって、第1および第2の隔離バルブは、冷却サイクルの室外部から室内構成要素を隔離するために閉止した状態で動作可能であり;第1および第2の隔離バルブの動作を制御し、室内部材内の冷媒量をM1レベルを下回るように維持するよう構成される制御モジュール。
【0013】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:冷凍サイクルであって、コンプレッサと、コンデンサであって、少なくともこのコンデンサは室外に配置されるコンデンサと、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷凍サイクルと;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間に配置される第1の隔離バルブと;冷凍サイクルにおいてコンプレッサと膨張バルブとの間の配置される第2の隔離バルブであって、第1および第2の隔離バルブは、コンデンサから室内部材を隔離するために閉止した状態で動作可能であり;第1および第2の隔離バルブを連続的に開閉して、コンプレッサを作動させて室内部材から室外部へ冷媒をポンプ・アウトするように構成される制御モジュールであって、冷却サイクルはアキュムレータを含まない。
【0014】
さらなる特徴では、制御モジュールが、第1の隔離バルブの所定のタイミング遅延によってポンプ・アウトを実行するように構成され、第1の隔離バルブは、閉止した状態で吸引圧または吸引温度に応じて作動する。
【0015】
さらなる特徴では、第1の隔離バルブが逆止弁である。
さらなる特徴では、第1および第2の隔離バルブの配列によって、遮断中の室内部材内の冷媒が所定量を超えないことが確実となる。
【0016】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:冷却サイクルであって、コンプレッサと、コンデンサであって、少なくともこのコンデンサは室外部材であるコンデンサと、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンプレッサと膨張バルブとの間の配置される第2の隔離バルブであって、第1および第2の隔離バルブは、室外部材から室内部材を隔離するために閉止した状態で動作可能であり;コンプレッサの動作を制御し、第1および第2の隔離バルブを開閉し、圧力および温度の少なくとも1つに基づいて室内および室外の充填計算を行い、室内および室外の充填計算に基づいて第1および第2の隔離バルブの動作を制御するように構成される制御モジュール。
【0017】
さらなる特徴では、システムが動作していない場合、制御モジュールが第1および第2の隔離バルブを閉止するように構成される。
【0018】
さらなる特徴では、充填計算がシステム内の漏洩を示す場合、制御モジュールが第1および第2の隔離バルブを閉じ、コンプレッサを停止するように構成される。
【0019】
さらなる特徴では、コンプレッサの吸引圧が所定値を下回るとコンプレッサのスイッチをオフにするように、制御モジュールが構成される。
【0020】
さらなる特徴では、室内ファンが蒸発器に近接して配置されており、充填計算がシステム内の漏洩を示す場合、制御モジュールが室内ファンを作動させるように構成される。
【0021】
さらなる特徴において、漏洩がある場合、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチがオフになった後、所定の時間にわたって室内ファン作動させるように構成される。
【0022】
さらなる特徴では、制御モジュールが、第1および第2の隔離バルブを独立して開閉するように構成される。
【0023】
さらなる特徴では、充填計算がシステム内の漏洩を示す場合、制御モジュールが、視覚的インジケータの生成、可聴的インジケータの生成、および外部装置へのインジケータの送信のうちの少なくとも1つを行うように構成される。
【0024】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:冷却サイクルであって、コンプレッサと、コンデンサであって、少なくともこのコンデンサは室外部材であるコンデンサと、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷却サイクル;コンプレッサの上流に配置される第1の圧力センサおよび第1の温度センサ;膨張バルブの上流に配置される第2の圧力センサおよび第2の温度センサ;蒸発器の近傍に配置される室内ファン;コンプレッサおよび室内ファンの動作を制御するよう構成される制御モジュールであって、制御モジュールは、第1および第2の圧力センサからの測定値に基づいて室内充填量および室外充填量を計算するように構成され、第1および第2の温度センサは計算された室内および室外の充填量に基づいて冷媒の漏洩があるかどうかを決定し、制御モジュールは冷媒の漏洩が検知されると室内ファンを作動するように構成される。
【0025】
さらなる特徴では、制御モジュールが、所定の期間、室内ファンを作動させるように構成される。
【0026】
さらなる特徴では、制御モジュールが、充填計算が漏洩を示す場合にコンプレッサの動作を禁止するように構成される。
【0027】
1つの特徴では、冷却システムが以下を備える:冷却サイクルであって、少なくとも1つのコンプレッサおよび1つのコンデンサを含む室外部材と、複数の膨張バルブおよび複数の蒸発器を含む室内部材とを有する冷却サイクル;複数の冷媒漏洩センサであって、それぞれが複数の蒸発器のひとつの近隣にそれぞれ配置される複数の冷媒漏洩センサ;複数の第1の隔離バルブであって、それぞれが複数の蒸発器のひとつの上流にそれぞれ配置される複数の第1の隔離バルブ;複数の第2の隔離バルブであって、それぞれが複数の蒸発器のひとつの下流にそれぞれ配置される複数の第2の隔離バルブ;複数の冷媒漏洩センサから信号を受信し、冷媒漏洩センサが漏洩を検知した第1の隔離バルブのうちのそれぞれ1つおよび複数の蒸発器に関連する複数の第2の隔離バルブのうちのそれぞれ1つを閉止し、それによって、複数の蒸発器のうちの1つをシステムの残りの部分から隔離するように構成される制御モジュール。
【0028】
さらなる特徴では、第1および第2の隔離バルブが、密閉式ボール・バルブ、電磁弁、電子膨張弁、逆止弁、ニードル・バルブ、バタフライ弁、グローブ弁、垂直スライド弁、チョーク弁、ナイフ弁、ピンチ弁、プラグ弁、ゲート弁、およびダイアフラム弁から選択される。
【0029】
さらなる特徴では、制御モジュールが、複数の第1および第2の隔離バルブを独立して開閉するように構成される。
【0030】
さらなる特徴では、冷媒漏洩センサがシステム内の漏洩を示す場合、制御モジュールが、視覚的表示、聴覚的表示、および外部装置との通信のうちの少なくとも1つを行うように構成される。
【0031】
1つの特徴では、冷却システムが以下を備える:冷却サイクルであって、少なくとも1つのコンプレッサおよび1つのコンデンサを含む室外部材と、複数の電子膨張バルブおよび複数の蒸発器を含む室内部材とを有する冷却サイクル;複数の冷媒漏洩センサであって、それぞれが複数の蒸発器のひとつの近隣にそれぞれ配置される複数の冷媒漏洩センサ;複数の隔離バルブであって、それぞれが複数の蒸発器のひとつの下流にそれぞれ配置される複数の隔離バルブ;複数の冷媒漏洩センサから信号を受信し、冷媒漏洩センサが漏洩を検知した複数の蒸発器に関連する複数の電子膨張バルブのうちのそれぞれひとつと複数の蒸発器のうちのそれぞれ1つを閉止し、それによって、複数の蒸発器のうちの1つをシステムの残りの部分から隔離するように構成される制御モジュール。
【0032】
さらなる特徴では、複数の隔離バルブが、密閉式ボール・バルブ、電磁弁、電子膨張弁、逆止弁、ニードル・バルブ、バタフライ弁、グローブ弁、垂直スライド弁、チョーク弁、ナイフ弁、ピンチ弁、プラグ弁、ゲート弁、およびダイアフラム弁から選択される。
【0033】
さらなる特徴では、制御モジュールが、複数の電子膨張弁および複数の隔離バルブを独立して開閉するように構成される。
【0034】
さらなる特徴では、冷媒漏洩センサがシステム内の漏洩を示す場合、制御モジュールは、視覚的インジケータの生成、可聴的インジケータの生成、および外部装置とのインジケータの通信のうちの少なくとも1つを行うように構成される。
【0035】
ある特徴では、暖房・換気・空調(HVAC)システムが、以下を備える:建物に対して室外に配置されるコンプレッサおよびコンデンサと、建物に対して室内に配置される膨張バルブおよび蒸発器とを備える冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間の室内に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンデンサと膨張バルブとの間の室外に配置される第2の隔離バルブ;第2の隔離バルブと膨張バルブとの間に配置される第1の温度センサ、および膨張バルブと蒸発器との間に配置される第2の温度センサ;制御モジュールであって、第1および第2の温度センサからの測定値に基づいて隔離バルブを通る漏洩の存在を診断し、第1および第2の隔離バルブの状態およびコンプレッサの動作を制御するように構成される、制御モジュール。
【0036】
ある特徴では、HVACシステムが、以下を備える:建物に対して室外に配置されるコンプレッサおよびコンデンサと、建物に対して室内に配置される膨張バルブおよび蒸発器とを備える冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間の室内に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンデンサと膨張バルブとの間の室外に配置される第2の隔離バルブ;第2の隔離バルブと膨張バルブとの間に配置される第1の圧力センサ、および膨張バルブと蒸発器との間に配置される第2の圧力センサ;制御モジュールであって、第1および第2の圧力センサからの測定値に基づいて隔離バルブを通る漏洩を診断し、第1および第2の隔離バルブの状態およびコンプレッサの動作を制御するように構成される、制御モジュール。
【0037】
ある特徴では、HVACシステムが以下を備える:建物に対して室外に配置されるコンプレッサおよびコンデンサと、建物に対して室内に配置される膨張バルブおよび蒸発器とを備える冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間の室内に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間の室外に配置される第2の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンデンサと膨張バルブとの間の室内に配置される第3の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンデンサと膨張バルブとの間の室外に配置される第4の隔離バルブ;第1の隔離バルブの上流に配置される第1の温度センサ;第1の隔離バルブと第2の隔離バルブとの間に配置される第2の温度センサ;第2の隔離バルブの下流に配置される第3の温度センサ;第4の隔離バルブの上流に配置される第4の温度センサ;第4の隔離バルブと第3の隔離バルブとの間に配置される第5の温度センサ;第3の隔離バルブの下流に配置される第6の温度センサ;第1、第2、第3、および第4の隔離バルブの状態ならびにコンプレッサの動作を制御するように構成される制御モジュールであって、制御モジュールは、第1、第2、第3、第4、第5、および第6の温度センサからの測定値に基づいて、第1、第2、第3、および第4の隔離バルブが閉止しているときの漏洩を診断するように構成される。
【0038】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:冷却サイクルであって、コンプレッサと、コンデンサであって、少なくともこのコンデンサは室外部材であって、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷却サイクル;冷却サイクルにおいて蒸発器とコンプレッサとの間に配置される第1の隔離バルブ;冷却サイクルにおいてコンプレッサと膨張バルブとの間の配置される第2の隔離バルブであって、第1および第2の隔離バルブは、冷却サイクルの室外区画から室内構成要素を隔離するために閉止した状態で動作可能であり;制御モジュールであって、この制御モジュールは冷却サイクルの隔離された室内領域内の冷媒充填量を計算し、かつ第1および第2の隔離バルブを制御して第1および第2の隔離バルブの動作を制御し、隔離された室内領域内の冷媒充填量を所定の充填レベルを下回るように維持するよう構成される制御モジュール。
【0039】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、吸引温度、および吸引圧に基づいて、隔離された室内領域における冷媒充填量を計算するように構成される。
【0040】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、吸引温度、および蒸発温度に基づいて、隔離された室内領域における冷媒充填量を計算するように構成される。
【0041】
さらなる特徴では、制御モジュールが、冷媒相領域における比容積とエンタルピとの関係を使用して、冷媒充填量を計算するように構成される。
【0042】
さらなる特徴では、制御モジュールが、測定値と所定の設計値との間の対数平均温度差とエンタルピ変化との所定の比、および液体、蒸気、および二相熱伝達の全熱伝達係数間の所定の比に基づいて、冷媒充填量を計算する。
【0043】
ある特徴では、蒸気圧縮システムが以下を備える:コンプレッサおよびコンデンサを含み、少なくともコンデンサが室外部材であり、膨張バルブおよび蒸発器を含む室内部材とを含む冷却サイクル;制御モジュールであって、システムの室内冷媒充填量およびシステムの室外冷媒充填量を計算し、室内および室外の冷媒充填量に基づいてシステムの総充填量を測定し、システムの総充填量に基づいて漏洩が存在するかどうかを診断するように構成される制御モジュール。
【0044】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、吸引温度、および吸引圧に基づいて、室内冷媒充填量を計算するように構成される。
【0045】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、吸引温度、および蒸発温度に基づいて、室内冷媒充填量を計算するように構成される。
【0046】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、液圧、および吸引温度に基づいて、室外冷媒充填量を計算するように構成される。
【0047】
さらなる特徴では、制御モジュールが、液温、吸引温度、および凝縮温度に基づいて、室外冷媒充填量を計算するように構成される。
【0048】
さらなる特徴では、制御モジュールが、冷媒相領域における比容積とエンタルピとの関係に基づいて、室内および室外の冷媒充填量を計算するように構成される。
【0049】
ある特徴では、冷媒制御システムが、建物の冷却システム内に存在する冷媒量を測定するように構成される充填モジュールと、冷媒量に基づいて、漏洩が冷却システム内に存在することを診断するように構成される漏洩モジュールと、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、少なくとも1つの改善措置を講じるように構成される少なくとも1つのモジュールと、を備える。
【0050】
さらなる特徴では、少なくとも1つのモジュールが、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、建物の外側に位置する第1の熱交換器と建物内に位置する第2の熱交換器との間に位置する第1の隔離バルブを閉止するように構成される隔離モジュールと、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、冷却システムのコンプレッサを所定の期間作動させるように構成される圧縮モジュールと、を備える。
【0051】
さらなる特徴では、隔離モジュールが、所定の期間が経過したという決定に応じて、第2の熱交換器と冷却システムのコンプレッサとの間に位置する第2の隔離バルブを閉止するようにさらに構成される。
【0052】
さらなる特徴では、第1および第2の隔離バルブが、建物の外側に配置される。
さらなる特徴では、充填モジュールが、冷却システム内の冷媒の温度および冷却システム内の冷媒の圧力のうちの少なくとも1つに基づいて、冷却システム内の冷媒量を測定するように構成される。
【0053】
さらなる特徴では、充填モジュールが、建物の外側に位置する第1の熱交換器の容積、建物内に位置する第2の熱交換器の容積、および冷却システムの冷媒ラインの容積にさらに基づいて、冷却システム内の冷媒量を測定するように構成される。
【0054】
さらなる特徴では、充填モジュールが、冷却システム内の冷媒の少なくとも1つの温度、少なくとも1つの圧力、および冷却システムのコンプレッサの体積流量に基づいて、第1の熱交換器の容積を測定するように構成される。
【0055】
さらなる特徴では、充填モジュールが、冷却システム内の冷媒の少なくとも1つの温度、少なくとも1つの圧力、および冷却システムのコンプレッサの体積流量に基づいて、冷媒ラインの容積を測定するように構成される。
【0056】
さらなる特徴では、漏洩モジュールが、冷却システムの蒸発器に配置される漏洩センサからの測定値に基づいて、冷却システムに漏洩が存在することを診断するように構成される。
【0057】
さらなる特徴では、漏洩モジュールが、建物内の圧力センサによって測定された建物内の冷媒圧力が低下したときに、漏洩が冷却システム内に存在することを診断するように構成される。
【0058】
さらなる特徴では、少なくとも1つの改善措置をとるように構成される少なくとも1つのモジュールが、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、視覚的インジケータを介して警告を生成するように構成される警告モジュールを含む。
【0059】
さらなる特徴では、少なくとも1つの改善措置をとるように構成される少なくとも1つのモジュールが、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、ネットワークを介して外部装置に警告を伝達する警告モジュールを含む。
【0060】
さらなる特徴では、充填モジュールが、建物の内側に位置する冷却システムの第1の部分内に存在する第1の冷媒量を測定し、建物の外側に位置する冷却システムの第2の部分内に存在する第2の冷媒量を測定し、第1の部分内の第1の冷媒量および第2の部分内の第2の冷媒量に基づいて、冷却システム内の冷媒量を測定するように構成され、漏洩モジュールは、第1の冷媒量、第2の冷媒量、および、冷媒量の少なくとも1つに基づいて、漏洩が冷却システム内に存在することを診断するように構成される。
【0061】
ある特徴では、冷媒制御方法が、建物の冷却システム内に存在する冷媒量を測定することと、冷媒量に基づいて、漏洩が冷却システム内に存在することを診断することと、漏洩が冷却システム内に存在するという診断に応じて、少なくとも1つの改善措置を行うことと、を含む。
【0062】
さらなる特徴では、少なくとも1つの改善措置が、建物の外側に位置する第1の熱交換器と建物内に位置する第2の熱交換器との間に位置する第1の隔離バルブを閉止することと、冷却システムのコンプレッサを所定の期間作動させることと、を含む。
【0063】
さらなる特徴では、冷媒量を測定することが、冷却システム内の冷媒の温度および冷却システム内の冷媒の圧力のうちの少なくとも1つに基づいて、冷却システム内の冷媒量を測定することを含む。
【0064】
さらなる特徴では、診断することが、冷却システムの蒸発器に配置される漏洩センサからの測定値に基づいて、冷却システムに漏洩が存在することを診断することを含む。
【0065】
さらなる特徴では、診断することが、建物内の圧力センサによって測定された建物内の冷媒圧力が低下したときに、漏洩が冷却システム内に存在することを診断することを含む。
【0066】
さらなる特徴では、少なくとも1つの改善措置が、視覚的インジケータを介して警告を生成することと、ネットワークを介して外部装置に警告を送信することと、のうちの少なくとも1つを含む。
【0067】
さらなる特徴では、測定することが、建物の内側に位置する冷却システムの第1の部分内に存在する第1の冷媒量を測定することと、建物の外側に位置する冷却システムの第2の部分内に存在する第2の冷媒量を測定することと、第1の部分内の第1の冷媒量および第2の部分内の第2の冷媒量に基づいて、冷却システム内の冷媒量を測定することと、を含み、診断することが、第1の冷媒量、第2の冷媒量、および、冷媒量の少なくとも1つに基づいて、漏洩が冷却システム内に存在することを診断することを含む。
【0068】
さらなる応用領域は、本明細書の説明から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【0069】
図面
本明細書で説明される図面は、選択された実施形態の例示のみを目的としており、すべての可能な実施態様ではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0070】
図1図1A図1Cは、住宅用分散空調システムの概略図である。
図2図2は、ラック冷却システムの概略図である。
図3図3は、マイクロブースタ冷却システムの概略図である。
図4図4は、HVACシステムの室内ファンを制御する例示的な方法を示すフローチャートである。
図5A図5A、5Bは、冷却すなわちHVACシステムの隔離バルブおよびコンプレッサを制御する例示的な方法を示すフローチャートである。
図5B図5A、5Bは、冷却すなわちHVACシステムの隔離バルブおよびコンプレッサを制御する例示的な方法を示すフローチャートである。
図6図6は、隔離バルブ、圧力センサ、および温度センサを備える例示的な空調システムの機能ブロック図である。
図7図7は、隔離バルブ、圧力センサ、および温度センサを備える例示的な空調システムの機能ブロック図である。
図8図8は、隔離バルブおよび漏洩センサを備える例示的な空調システムの機能ブロック図である。
図9図9は、冷媒漏洩検知の例示的な方法示すフローチャートである。
図10図10は、隔離バルブを備える例示的な冷却システムの機能ブロック図である。
図11図11は、隔離バルブを備える例示的な冷却システムの機能ブロック図である。
図12図12は、圧力センサおよび温度センサを備える例示的な冷却システムの機能ブロック図である。
図13図13は、温度センサおよび圧力センサを備える例示的な冷却システムの機能ブロック図である。
図14図14は、同様の隔離バルブ、圧力センサおよび温度センサを備える例示的な冷却システムの機能ブロック図である。
図15図15は、制御モジュールを備える例示的な制御システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0071】
対応する参照番号は、図面のいくつかの図を通して対応する部分を示す。
詳細な説明
ここで、添付の図面を参照して、例示的な実施形態をより完全に説明する。例示的な実施形態は、本開示が完全であり、当業者に範囲を十分に伝えるように提供される。本開示の実施形態を完全に理解するために、特定の構成要素、装置、および方法の例など、具体的な詳細が数多く記載されている。具体的なの詳細を採用する必要がないこと、例示的な実施形態を多くの異なる形態で具体化することができること、およびいずれも本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことは、当業者には明らかであろう。いくつかの例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および周知の技術は詳細には説明されない。
【0072】
本明細書で使用される用語は、特定の例示的な実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および[the」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図され得る。「comprises」、「comprising」、「including」、および「having」という用語は包括的であり、したがって、記載された特徴、整数、ステップ、操作、要素、および/または構成要素の存在を特定するが、1つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、および/または構成要素、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。本明細書に記載されている方法ステップ、プロセス、および操作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、必ずしも説明や図示された特定の順序でそれらの実行を必要とすると解釈されるべきではない。追加または代替のステップが使用されてもよいことも理解されたい。
【0073】
ある要素または層が別の要素または層「の上にある」、「に接続される」、または「に結合される」と言及される場合、それは他の要素または層の上に直接的にあり、係合され、接続され、または結合されてもよく、または介在する要素または層が存在してもよい。対照的に、ある要素が別の要素または層「の直接上に」、「に直接的に接続され」、または「直接的に結合される」と言及される場合、介在する要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係を説明するために使用される他の単語も、同様に解釈されるべきである(たとえば、「間に」か「直接間に」、「隣接する」か「直接隣接する」など)。本明細書で使用される場合、「および/または」という用語は、関連する列挙されたアイテムのうちの1つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。
【0074】
第1、第2、第3などの用語は、様々な要素、部材、領域、層、および/または区画を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素、部材、領域、層、および/または区画は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、1つの要素、部材、領域、層、または区画を別の領域、層または区画と区別するためにのみ使用され得る。「第1」、「第2」などの用語、および他の数値用語は、本明細書で使用される場合、文脈によって明確に示されない限り配列や順序を意味しない。したがって、以下で説明する第1の要素、部材、領域、層または区画は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第2の要素、部材、領域、層または区画と呼ぶことができる。
【0075】
「内」、「外」、「真下」、「下」、「下側」、「上」、「上側」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、図示するように、1つの要素や特徴と別の要素や特徴との関係を説明するのに、それぞれの説明を容易にするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図示されている向きに加えて、使用中または動作中の装置の異なる向きを包含することが意図され得る。たとえば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴を「下」または「真下」と記載された要素は、他の要素または特徴を「上」に向いている。したがって、例示的な用語「下」は、上および下の両方の向きを包含することができる。したがって、この装置は、他の方向に向けられ(90度または他の向きで回転され)てもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。
【0076】
図1Aから図1Cを参照すると、建物15の外側(すなわち、外側)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を備える分散空調(AC)システム10が示されており、建物15はこのACシステム10を使用して冷却される。ACシステム10は、ACシステム10を用いて冷却される建物15の内側(すなわち室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を備える。
【0077】
第1の隔離バルブ20が、建物15の外側に蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、建物15の外側にコンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。冷媒ラインが、ACシステム10の部材間に接続される。たとえば、1つの冷媒ラインがコンプレッサ12とコンデンサ14との間に接続され、1つの冷媒ラインがコンデンサ14と第2の隔離バルブ22との間に接続され、1つの冷媒ラインが第2の隔離バルブ22と膨張バルブ16との間に接続され、1つの冷媒ラインが膨張バルブ18と蒸発器18との間に接続され、1つの冷媒ラインが蒸発器18と第1の隔離バルブ20との間に接続され、1つの冷媒ラインが第1の隔離バルブ20とコンプレッサ12との間に接続される。
【0078】
図1Aでは、ACシステム10は、コンプレッサ12がOFFであり第1および第2の隔離バルブ20、22が閉止している「OFF」状態で示される。図1Bは、コンプレッサが「ON」であり第1および第2の隔離バルブ20、22が開口している、通常動作モードのACシステム10を示す。シャットダウン時には、図1Cに示すように、制御モジュール(以下にさらに説明する)が、第2の隔離バルブ22を閉止し、第1の隔離バルブ20を開口したままにし、コンプレッサ12のスイッチを所定の期間入れたままにすることができる。このことによって、冷媒をACシステム10の室内部から抽出し、冷媒を空調システム10の室外部に封じ込めることができる。所定の期間が終了すると、制御モジュールは、図1Aに示すように、第1の隔離バルブ20を閉止し、コンプレッサ12のスイッチをオフにすることができる。このことによって、ACシステム10の室内部Iを室外部Oから分離することができる。室内部Iから室外部Oへの冷媒をポンプ・アウトする効果によって、所定量未満の、好ましくはA2L冷媒のM1充填レベルを下回る最小レベルまで、室内部I内の冷媒量(質量や重量など)が減少する。
【0079】
隔離バルブ20、22は、確実に密閉され、制御モジュールによって制御されてもよい。制御モジュールはまた、動作(オンやオフなど)を制御し、コンプレッサ12の速度を制御してもよい。制御モジュールは、動作状態や要件に従って隔離バルブ20、22を選択的に制御して、配管(冷媒ライン)を含むACシステム10やそのシステムの部材をゾーンに選択的に分割する。様々な実施例において、隔離バルブ20は、排出逆止弁または吸引逆止弁として、たとえばコンプレッサ12と一体化することができる。隔離バルブ20、22は、密閉式ボール・バルブ、電磁弁、電子膨張弁、逆止弁、ニードル・バルブ、バタフライ弁、グローブ弁、垂直スライド弁、チョーク弁、ナイフ弁、ピンチ弁、プラグ弁、ゲート弁、ダイアフラム弁、または別の適切なタイプの作動弁であり得る。
【0080】
ポンプ・アウト動作中、冷媒は、コンプレッサ動作サイクルの終わりに、システムの隔離された室外ゾーンに移動する。このことによって、コンプレッサが動作していないときに建物15内で漏洩する可能性がある、建物15内の冷媒量が減少する。
【0081】
制御モジュールは、コンプレッサ12、1つ以上のファン、隔離バルブ20、22、および様々なセンサと無線または有線で通信することが可能であり、直接的または間接的に通信することが可能である。制御モジュールは、1つ以上のモジュールを備えることができ、制御ボード、炉板、サーモスタット、エア・ハンドラ・ボード、接触器、または他の形態の制御システムまたは診断システムの一部として実施可能である。制御モジュールは、24ボルト(V)の交流(AC)、120V~240VのAC、5Vの直流(DC)電力などを使用して、様々な部材に電力を供給するための電力調整回路を含むことができる。制御モジュールは、有線、無線、またはその両方であり得る双方向通信を備えることができ、それによってシステムのデバッグ、プログラミング、更新、監視、パラメータ値/状態送信などを行うことができる。ACシステムは、より一般的には、冷却システムと呼ぶことができる。
【0082】
図2を参照すると、建物35(たとえばスーパーマーケットなどの商業ビル)のラック冷却システム30が示されており、複数のコンプレッサ32A~Cと、室外または建物35内の換気された室内の部屋に配置されるコンデンサ34とを含む。複数の電子膨張弁または熱膨張弁36A~D(以下、「膨張バルブ36A~D」)、および複数の蒸発器38A~Dが、建物35の内側(すなわち、建物35の内部すなわち室内側I)に配置される。
【0083】
第1の隔離バルブ40が建物35の室外側O(すなわち室外)であって、コンデンサ34と複数の蒸発器38A~Dとの間に配置される。複数の第2の隔離バルブ42A~Dが、冷却システム30の室内部I内のコンデンサ34と膨張バルブ36A~Dとの間に配置されてもよい。電子膨張弁36A~Dが使用され、適切に密閉することができる場合、複数の第2の隔離バルブ42A~Dは省略されてもよく、膨張バルブ36A~Dが隔離バルブ42A~Dとして使用されてもよい。
【0084】
複数の第3の隔離バルブ44A~Dが、室内部I内など、複数の蒸発器38A~Dとコンプレッサ32A~Cとの間にそれぞれ配置される。第4の隔離バルブ46は、建物35の外側であり、かつ複数のコンプレッサ32A~Cの上流に配置することができる。3つのコンプレッサの例が提供されているが、より多くの数の、あるいはより少ない数のコンプレッサが使用されてもよい。第5の隔離バルブ47が、複数のコンプレッサ32とコンデンサ34との間に配置されてもよい。1つのコンデンサ34の例を示しているが、複数のコンデンサが並列に接続されていてもよい。
【0085】
複数の漏洩センサ48A~Dが、複数の蒸発器38A~Dの各々に近接して、たとえば蒸発器38A~Dのそれぞれの中間点に配置されてもよい。蒸発器38A~Dが、冷却システム30の最下点に(すなわち、冷却システム30の他の部材よりも低く)配置されてもよい。A2L冷媒は空気よりも重い可能性があるため、蒸発器38A~Dに近接して漏洩センサ48A~Dを配置することによって、室内部Iの漏洩の存在を検知する可能性を高めることができる。
【0086】
漏洩センサ48A~Dは、たとえば、赤外線漏洩センサ、光漏洩センサ、化学漏洩センサ、熱伝導率漏洩センサ、音響漏洩センサ、超音波漏洩センサ、または別の適切なタイプの漏洩センサであってもよい。制御モジュール49が、隔離バルブ、コンプレッサ32A~C、および漏洩センサ48A~Dと通信するように設けられている。漏洩が複数の蒸発器38A~Dのうちの1つで検知された場合、制御モジュール49は、蒸発器38A~Dのうちのその1つの関連する隔離バルブ42A~D、44A~D、または電子膨張弁36A~Dを閉止することができる。このことによって、漏洩している蒸発器38A~Dのうちの1つを隔離することができ、その結果、冷媒が冷却システムから漏洩ることを防ぎつつ、冷却システムの残りの蒸発器38A~Dが破壊することなく機能し続けることができる。
【0087】
制御モジュール49は、冷却システムが停止しているときまたはメンテナンス中などに、さらなる隔離バルブ40、46を閉止して、室内冷却部を室外冷却部から隔離することができる。
【0088】
複数のコンプレッサ32A~Cは、油分離器を備えていてもよく、液体容器がコンデンサ34の下流に設けられていてもよい。蒸発器38A~Dの各々は、所定の低温(冷凍食品用など)または所定の中温(冷蔵食品用など)の冷蔵室に関連付けることができる。
【0089】
図3を参照すると、建物65(スーパーマーケットまたは別のタイプの商業ビルなど)の外側に配置される、複数の室外コンプレッサ62A~Bとコンデンサ64とを含む(中温などの)コンデンサ・ユニット61を備える冷却システム60(マイクロブースタ冷却システム)が示されている。建物65の内部(すなわち、室内)には、複数の膨張バルブ66A~Bおよび複数の蒸発器68A~Bが配置される。
【0090】
さらなるコンプレッサ・ユニット62Cが、蒸発器68Bに接続されて建物65の内部に含まれていてもよい。蒸発器68Bは、低温(冷凍食品)の冷蔵室に関連付けられてもよく、蒸発器68Aは、より高い(中程度など)温度(冷蔵食品など)の冷蔵室に関連付けられてもよい。
【0091】
第1の隔離バルブ70が、コンデンサ64と複数の蒸発器68A~Bとの間(建物65の室外側Oなど)に配置される。複数の第2の隔離バルブ72A~Bが、冷却システム60の室内部I内など、コンデンサ64と膨張バルブ66A~Bとの間に配置されてもよい。電子膨張弁66A~Bが密封するように実施され構成される場合、複数の第2の隔離バルブ72A~Bは省略されてもよく、電子膨張弁66Aは隔離バルブとして機能してもよい。
【0092】
複数の第3の隔離バルブ74A~Bが、複数の蒸発器78A~Bの下流であり蒸発器78A~Bとコンプレッサ62A~Bのそれぞれの間に配置される。第4の隔離バルブ76が、建物65の内側または外側など、複数のコンプレッサ62A~Bの上流に実装可能である。第5の隔離バルブ77が、低温コンプレッサ62Cとコンプレッサ62A~Bとの間に配置可能である。
【0093】
複数の漏洩センサ78A~Bが、複数の蒸発器68A~Bの近くにそれぞれ配置可能である。蒸発器68A~Bは、冷却システム60の最下点に配置されてもよい。L2A冷媒は空気よりも重い可能性があるため、蒸発器68A~Bに近接して漏洩センサ78A~Bを配置することによって、室内環境Iの漏洩したA2L冷媒の存在を検出する可能性を高めることができる。
【0094】
漏洩センサ78A~Bは、赤外線漏洩センサ、光漏洩センサ、化学漏洩センサ、熱伝導率漏洩センサ、音響漏洩センサ、超音波漏洩センサ、または別の適切なタイプの漏洩センサであってもよい。漏洩が複数の蒸発器68A~Bのうちの1つで検知された場合、制御モジュールが、その関連する隔離バルブ72A~B、74A~B、または電子膨張弁66A~Bを閉止して、漏洩していると判断された蒸発器68A~Bのうちの1つを隔離することができる。このことによって、残りの蒸発器が破壊されることなく機能し続けることができる。
【0095】
複数の室外コンプレッサ62A~Bは、油分離器を備えていてもよく、液体容器がコンデンサ64の下流に含まれていてもよい。蒸発器68Aは、(たとえば中温の)冷蔵室と関連付けることができる。蒸発器68Bは、(たとえば低温の)冷蔵室と関連付けることができる。
【0096】
制御モジュール90が、隔離バルブ、コンプレッサ、および漏洩センサと通信する。制御モジュール90は、隔離バルブ70、76を制御して室内部Iを冷却システム60の室外部Oから隔離してもよい。隔離バルブ77がコンプレッサ62Cの下流にあるため、隔離バルブ74Bは省略されてもよい。
【0097】
制御モジュール90は、室内部および室外部の各々に封じ込められている冷媒量に応じて、漏洩の潜在性を最小限に抑えるように隔離バルブ76および77を制御することができる。冷媒がコンデンサ・ユニット61から漏洩するのを検知するためなどに、さらなる室外漏洩センサ84を含めることができる。
【0098】
図5A~5Bは、隔離バルブおよびコンプレッサの操作を制御する例示的な方法を示すフローチャートである。本明細書で説明される制御は、制御モジュールまたは制御モジュールの1つ以上のサブモジュールによって実行されてもよい。
【0099】
S100では制御が開始し、S101に進み、ここでは漏洩が検知されたかどうかを制御が判定する。本明細書で説明するように、制御モジュールは、1つ以上の漏洩センサ、圧力センサ、および/または温度センサからの入力に基づいて、漏洩を検知してもよい。たとえば、制御モジュールは、システム内の冷媒量を計算し、冷媒量が少なくとも所定量より減少した場合に漏洩が存在すると判定してもよい。漏洩が存在するかどうかを判定する他の方法が、本明細書で説明されている。
【0100】
S101で漏洩が検知されない場合、制御はS102に進み、ここでは制御モジュールはポンプ・ダウン・タイマをリセットする。アルゴリズムはS103に進み、ここでは制御モジュールは緩和装置のスイッチをオフにする。たとえば、制御モジュールは、蒸発器にわたり空気を吹き付ける送風機など、建物内の室内ファン/送風機のスイッチをオフにしてもよい。ファン/送風機の例が示されているが、漏洩を緩和するように構成された1つ以上の他の装置は、追加的または代替的にスイッチがオフにされてもよい。S101として漏洩が検知されると、制御は110に移行するが、これについては以下でさらに説明する。
【0101】
S104では、制御モジュールは、建物のサーモスタットなどからコンプレッサの操作要求が受信されたかどうかを判定する。S104が真である場合、制御はS105に続く。S104が偽である場合、制御はS123に移行するが、これについては以下でさらに説明する。
【0102】
S105では、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチがONであるかどうかを判定する。S105でコンプレッサがONの場合、制御はS100に戻る。S104でコンプレッサがOFFの場合、制御はS106へ進む。S106では、制御モジュールは、隔離バルブのうちの1つ、2つ以上、またはすべてを開口する。S107では、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチが最後にOFFにされてから所定のコンプレッサ電力遅延期間が経過したかどうかを判定する。制御モジュールは、コンプレッサ電力遅延カウンタが所定の値(所定のコンプレッサ遅延期間に対応する)よりも大きい場合、所定のコンプレッサ電力遅延期間が経過したと判定することができる。カウンタの例が示されているが、タイマが使用されてもよく、タイマの期間は所定のコンプレッサ電力遅延期間と比較されてもよい。S107で所定のコンプレッサ電力遅延が経過していない場合、制御モジュールは、S108でコンプレッサ電力遅延カウンタをインクリメントし(たとえば1)、制御はS101に戻る。S107で所定のコンプレッサ電力遅延が経過した場合、制御モジュールは、S109でコンプレッサのスイッチをオンにして、制御はS100に戻る。
【0103】
上述したように、S101として漏洩が検知されると、制御はS110に続く。S110では、制御モジュールは、コンプレッサ電力遅延カウンタをリセットする(たとえば0まで)。カウンタをインクリメントし、カウンタを0にリセットする例が示されているが、制御モジュールは、代替的に、カウンタをデクリメントし(たとえば1)、カウンタを所定の値にリセットし、カウンタ値を0と比較することができる。S111では、制御モジュールは、緩和装置のスイッチをONにする。たとえば、制御モジュールは、建物内のファン/送風機のスイッチをオンにすることができる。制御はS112に続く(図5B)。
【0104】
S112では、制御モジュールは、漏洩が存在するという1つ以上のインジケータを生成する。たとえば、制御モジュールは、視覚的インジケータ(1つ以上のライトまたは別のタイプの発光デバイスなど)を起動し、ディスプレイにメッセージを表示することなどが可能である。ディスプレイは、たとえば、制御モジュールのディスプレイや別のデバイス(サーモスタットなど)であってもよい。追加的または代替的に、制御モジュールは、1つ以上のスピーカを介して可聴インジケータを出力することができる。
【0105】
S113では、制御モジュールは、冷却システムをポンプ・ダウンするかどうかを判定する。所定のポンプ・ダウンの要件(所定のポンプ・ダウン期間など)は、たとえば、建物内の冷却システムの所定の容積に基づいて設定することができ、設置時の設定は0よりも大きい。あるいは、所定のポンプ・ダウンの要件は、たとえば、本明細書で説明するような室内充填計算に基づいて、制御モジュールによって決定することが可能である。S113でポンプ・ダウンが必要ではないと判定されると、制御はS114に進み、ここでは制御モジュールが隔離バルブを閉止する。制御モジュールは、S115でコンプレッサのスイッチをオフにし、制御はS100に戻る。
【0106】
S113で制御モジュールが冷却システムをポンプ・ダウンすることを決定すると、制御はS116に続く。S116では、制御モジュールは、冷却システムをポンプ・ダウンすると決定されてから所定のポンプ・ダウン期間が経過したか否かを判定する。ポンプ・ダウン・タイマが所定のポンプ・ダウン期間よりも大きい場合、制御モジュールは所定のポンプ・ダウン期間が経過したと判定することができる。なお、タイマの例を示したが、カウンタを使用してもよく、カウンタ値を所定のポンプ・ダウン期間に対応する所定値と比較してもよい。S116にて所定のコンプレッサのポンプ・ダウン期間が経過していない場合には、S117の制御を継続する。S116で所定のポンプ・ダウン期間が経過すると、制御はS121に移行するが、これについては以下でさらに説明する。
【0107】
S117では、制御モジュールは、吸引ライン(たとえば、図1A~1Cの20、図2の44A~Cおよび/または46など)に実装された1つ以上の隔離バルブを開口(または開口したままに)する。吸引ラインに実装された隔離バルブは、1つ以上のコンデンサの出力と1つ以上のコンプレッサの入力との間に配置される。S118では、制御モジュールは、液体ライン(たとえば、図1A~1Cの22、図2の42A~Dおよび/または40など)に実装された1つ以上の隔離バルブを閉止(または閉止したままに)する。液体ラインに実装された隔離バルブは、1つ以上のコンプレッサの出力と1つ以上の蒸発器の入力との間に配置される。S119では、制御モジュールはコンプレッサのスイッチをオンにする。ついで、コンプレッサは、冷却システムの室内部から冷媒を抽出し、建物の外側の冷却システムの室外部に冷媒を閉じ込める。制御モジュールは、S120においてポンプ・ダウン・タイマをインクリメントし、制御はS116に戻る。
【0108】
S121では、所定のポンプ・ダウン期間が経過すると、制御モジュールは、隔離バルブ(たとえば、吸引ラインに実装されたものを含む)を閉止する。S122では、制御モジュールはコンプレッサのスイッチをオフにする。制御はS100に戻る。
【0109】
制御モジュールがコンプレッサの動作の要求が受信されていないと判定した場合にはS104に戻り、制御はS123に続く。S123では、制御モジュールは、コンプレッサがついているかどうかを判定する。S123が真である場合、制御はS124に続く。S124では、制御モジュールは、隔離バルブ(のすべてなど)を閉止するか、または閉止したままにする。S125では、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチをオフにするか、またはオフにしたままにする。S126では、制御モジュールは、コンプレッサ遅延カウンタをリセットして(たとえば0まで)、制御はS100に戻る。
【0110】
ポンプ・ダウン運転では、コンプレッサが停止し、コンプレッサが停止した場合にラインの隔離バルブを閉止する前に、液体側の隔離バルブを閉止するとともにコンプレッサのポンプ・ダウンを使用することによって、コンプレッサの非運転時間中に潜在的に占有された空間の内側(室内、建物内)の冷媒が最小限に抑えられる。この決定プロセスは、より多くの漏洩を防ぐための早期漏洩インジケータ、または長いオフ期間の可能性を示す動作の頻度の評価を含んでいてもよい。
【0111】
図6を参照すると、例示的な冷却システム10A(たとえば空調システム)の機能的ブロック図が示されている。隔離バルブや圧力センサおよび温度センサが、図6に含まれている。
【0112】
建物15の外側(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含むシステム10Aが、示されている。膨張バルブ16および蒸発器18が、建物15の内側(すなわち室内)に配置される。
【0113】
第1の隔離バルブ20が、たとえば建物15の外側に配置されており、蒸発器18とコンプレッサ12との間に(吸引ラインに)配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物15の外側に配置されており、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に(液体ラインに)配置される。
【0114】
ファンまたは送風機100(緩和装置)が、蒸発器18に隣接して設けられており、第1の制御モジュール102によって制御される。第2の制御モジュール104が、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される第1の温度センサ106および第1の圧力センサ108と、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される第2の温度センサ110および第2の圧力センサ112とからの計測値に基づいて、室内や室外の冷媒充填量を算出する。室内および室外の充填量は、HVACシステムがONの間、より具体的にはコンプレッサ12がONのときに算出されてもよい。室内および室外の冷媒充填量は、それぞれ冷却システムの室内部および室外部における冷媒量(たとえば、質量や重量)である。第2の制御モジュール104は、たとえば、温度センサおよび圧力センサからの測定値を室内充填量に関連付ける1つ以上の方程式またはルックアップ表を使用して、室内充填量を計算してもよい。第2の制御モジュール104は、たとえば、温度センサおよび圧力センサからの測定値を室外充填量に関連付ける1つ以上の方程式またはルックアップ表を使用して、屋外充填量を計算してもよい。
【0115】
第2の制御モジュール104は、室内および室外の冷媒充填量に基づいて、全体(すなわち合計)の冷媒充填量を測定してもよい。第2の制御モジュール104は、たとえば、室内および室外の充填量から全充填量に関連付ける1つ以上の方程式またはルックアップ表を使用して、全充填量を計算してもよい。たとえば、第2の制御モジュール104は、室内充填量に室外充填量を加えた量に基づいて、またはそれに等しい全充填量を設定してもよい。
【0116】
全充填量が冷媒の所定の(たとえば初期の)量から少なくとも所定量だけ減少する場合、第2の制御モジュール104は漏洩が存在すると判定してもよい。全充填量が少なくとも所定量だけ減少していない場合、第2の制御モジュール104は漏洩がないと判定してもよい。所定量は目盛りを決められていてもよく、0より大きくてもよい。
【0117】
漏洩が検知されると、第2の制御モジュール104は、ポンプ・アウト・ルーチンを実行する。第2の制御モジュール104は、第2の隔離バルブ22を閉止し、第1の隔離バルブ20を開口し、コンプレッサ12のスイッチをオンにして、システム10の室内側Iから室外側Oへ冷媒をポンプ・ダウンする。第2の制御モジュール104は、たとえば所定のポンプ・ダウン期間が経過したときに、第1の隔離バルブ20を後ほど閉止し、コンプレッサのスイッチをオフにして、システムの室外部Oをシステムの室内部Iから遮断する。第2の制御モジュール104は、漏洩が検知された場合にファン100のスイッチをONにするように、第1の制御モジュール102を促す。第2の制御モジュール104はまた、漏洩が検知された場合に第1の制御モジュール102またはそれ自体が1つ以上の他の緩和装置をオンにするように促してもよい。このことは、漏洩した冷媒を放散したり低減したりするのに役立ち得る。
【0118】
第2の制御モジュール104は、たとえば、冷却システムの室外部および室内部の少なくとも一方における圧力の低下を検出することによって、漏洩の有無を判定してもよい。隔離バルブ20、22、コンプレッサ12、または膨張デバイス16が、潜在的に占有されている空間の内側にある室内部内の冷媒充填を制御するために使用される場合、制御モジュール104は、漏洩が検知されたときに冷媒の漏洩を希釈するためにファン100を作動させてもよい。
【0119】
図4を参照すると、建物内の1つ以上の蒸発器にわたって空気を吹き出すファン(たとえば、ファン100)を制御する例示的な方法を示すフローチャートが示されている。室内ファン100(たとえば、図6に示すような)は、ファーネス・ファンなどの家庭用ファンであってもよいし、浴室ファンや排気フードファンなどの緩和ファンであってもよい。制御はS1で開始する。S2では、制御モジュールは、関連する冷却システム(そのコンプレッサ)のスイッチが、ここ24時間など直近の所定の期間内にオンになったかどうかを判定する。前の所定の期間に冷却システムのスイッチがオン(運転)されていれば、S3の制御が継続される。そうでない場合、制御はS6に移行するが、これについては以下でさらに説明する。
【0120】
S3では、制御モジュールは、建物内の温度を設定点温度へと調整するために冷却システムのスイッチをオンにする(たとえば、隔離バルブを開口してコンプレッサをオンにする)。設定点温度は、建物内のサーモスタットを介して選択してもよい。S4では、制御モジュールは、温度がこの設定点温度にあるかどうかを判定する。S4が真である場合、制御モジュールは、S5で冷却システムのスイッチをオフにし(たとえば、コンプレッサをオフにして隔離バルブを閉止する)、制御はS1に戻る。S4が偽の場合、制御はS3に戻り、冷却システムの運転を継続する。
【0121】
S6(冷却システムが最後の所定の期間内に作動しなかった場合)では、制御モジュールは、所定の期間、たとえば3分または別の適切な所定の期間、室内ファンのスイッチをオンにする。S7では、制御モジュールは、冷却システムのスイッチを所定の期間(たとえば3分)オンにする(たとえば、隔離バルブを開口してコンプレッサのスイッチをオンにする)。
【0122】
S8では、制御モジュールは、室内および室外の冷媒充填量を測定する。制御モジュールは、温度センサおよび/または圧力センサを使用して(たとえば、図6図7、および図12で説明したように)、温度および/または圧力に基づいて、室内および室外の冷媒充填量を測定してもよい。これは、本明細書でさらに説明するように、制御モジュールが、熱交換器(蒸発器およびコンデンサ)内の(たとえばリアルタイムの)液体、蒸気、および二相の冷媒が占める密度および容積を測定し、冷却システムの所定の容積や測定された温度および圧力を使用して、室内部および室外部にある(たとえばリアルタイムの)冷媒量を計算することを含んでいてもよい。
【0123】
S9では、制御モジュールは、所定の(たとえばすでに蓄積されている)充填量に対する室内および室外の冷媒充填量に基づいて、冷却システムに漏洩が存在するかどうかを判定する。たとえば、制御モジュールは、室内の冷媒充填量が所定の室内の充填量未満であり、かつ、室外の冷媒充填量が所定の室外の充填量未満であるどちらか一方の場合、漏洩が存在すると判定してもよい。S9で漏洩が検知されなければ、制御はS4に移行することができる。S9で漏洩が検知されると、制御はS10に進み、そこで制御モジュールはコンプレッサのスイッチをOFFにする。制御はS11に進み、制御モジュールは、建物の内部に漏洩した冷媒を消散させるなどのために、室内ファンをオンのままにする。S12では、制御モジュールは、コンプレッサ電力遅延カウンタをリセットして(たとえば0まで)、制御はS1に戻る。
【0124】
制御モジュールは、蒸発器およびコンデンサの容積、設計中の蒸発器およびコンデンサの対数平均温度差、空気側の温度分散、蒸発器および/またはコンデンサにわたる冷媒エンタルピ変化の少なくとも1つなどの物理的特性および性能特性に基づいて、室内および室外の充填量を計算することが可能であり、二相間の全熱伝達係数の比や蒸発器およびコンデンサの蒸気や液体は、システムの物理的設計から提供されるか、または設置時や初期動作時に観察される。これらの特性は、室内および室外の充填量を測定するために使用される方程式および/またはルックアップ表への入力であってもよく、あるいは方程式および/またはルックアップ表の較正中に考慮されてもよい。制御モジュールは、冷却システムがオンである間に室内および室外の充填量を計算してもよい。測定値は、冷却システムの温度センサおよび圧力センサによって検知される液体ライン温度、吸引ライン温度、室外周囲温度、蒸発温度、吸引圧、コンデンサ温度液圧、コンデンサ圧力、および吐出圧力のうちの少なくとも1つを含むことができる。
【0125】
制御モジュールは、たとえば、蒸発器の充填量および液体ラインの充填量の計算に基づいて、冷却システムの室内の充填量を測定してもよい。制御モジュールは、たとえば、上述のようなポンプ・ダウン動作を実行することによって、室内の総容積および液体ライン容積を測定してもよい。室内充填量を計算することにより、制御モジュールは、室内充填量を能動的に制御し、所定量(M1)を下回るように室内充填量を維持することができる。
【0126】
室内充填量の計算によって、システム容量に応じてシステム効率に対する冷媒充填量のバランスを最適化することが可能である。このことによって、コンプレッサの容量を制御する制御モジュールをさらに含むことができる。システム全体の充填量を計算することによって、冷媒の漏洩の検知と定量化とが可能になり、警報や室内空間の隔離や漏洩の緩和と可能になる。システム総充填量の計算はまた、総冷媒排出量の計算を可能にする。
【0127】
充填計算は、コンデンサ・ユニット製造データを含む固定データを含む様々なデータに基づいていてもよく、以下のように実行することができる。
【0128】
変位 ●コンプレッサ変位量(たとえば、in/分);
コンデンサ・ユニット ●相手先商標製造会社(OEM)のモデル形状からの隔離バルブ間のコンデンサ・ユニットの内部容積;
ΔT対数平均,蒸発器2Φ,設計/(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口設計●設計に基づく蒸発器の二相部分の対数平均温度差およびエンタルピ変化の標準比;
ΔT対数平均,蒸発器 蒸気,d設計/(h蒸発器 出口飽和-h蒸発器 飽和設計 ●設計に基づく蒸発器の蒸発部の対数平均温度差およびエンタルピ変化の標準比;
=U蒸発器2Φ/U蒸発器 蒸気 ●蒸気部の全熱伝達係数を有する二相部分の全熱伝達係数の標準値。
【0129】
充填計算はまた、以下のように可変測定データに基づいていてもよい。
吸引 ●蒸気供給バルブと蒸気隔離バルブとの間(またはライン内にバルブが1つのみの場合は蒸気供給バルブと蒸発器との間)にある冷媒の温度;
液体 ●コンデンサと液体隔離バルブ(または隔離バルブがない場合は液体供給バルブ)との間にある冷媒の温度;
吸引 ●蒸気供給バルブと蒸気隔離バルブとの間(またはライン内にバルブが1つのみ実装されている場合は蒸気供給バルブと蒸発器との間)にある冷媒圧力;
液体 ●コンデンサと液体隔離バルブ(または隔離バルブがない場合は液体供給バルブ)との間にある冷媒の圧力。
【0130】
充填計算データは、以下を含む第1のデータ・サブセットを含んでいてもよい。
室内 ●液体隔離バルブと蒸発器、液体ライン、および吸引ラインを含むコンプレッサとの間の内部容積であり、ポンプ・ダウン中の圧力降下率で計算可能である(あるいは、隔離されていない場合、設置時などに入力可能である);
吐出 ●測定された吸引条件、測定された液圧、および圧縮プロセスの所定の等エントロピ効率(たとえば、60~75%の範囲内)を使用して、冷媒特性データの回帰モデルから推定されるような、冷媒の吐出温度;
液体、v液体、h液体 ●液温を用いた冷媒特性データの回帰モデルから推定されるような、コンデンサ・ユニットを出る液体冷媒の温度、比容積、エンタルピ;
蒸発器 入口、v蒸発器 入口、h蒸発器 入口 ●液体温度と吸引圧を用いた冷媒特性データの回帰モデルから推定されるような、蒸発器に入る冷媒の温度、比容積、エンタルピ;
蒸発器 飽和、v蒸発器 飽和、h蒸発器 飽和 ●吸引圧を用いた冷媒特性データの回帰モデルから推定されるような、蒸発器内の飽和蒸気冷媒の温度、比容積、エンタルピ;
蒸発器 出口、v蒸発器 出口、h蒸発器 出口、ρ蒸発器 出口 ●吸引温度と圧力を用いた冷媒特性データの回帰モデルから推定されるような、蒸発器を出る冷媒の温度、比容積、エンタルピ、および密度;
充填計算データは、以下を含む第2のデータ・サブセットを含んでいてもよい。
【0131】
吐出、h吐出 ●吐出温度と液圧を用いて回帰モデルから推定するなど、コンデンサ・ユニットに入る冷媒蒸気の比容積とエンタルピ;
コンデンサ 飽和 蒸気、vコンデンサ 飽和 蒸気、hコンデンサ 飽和 蒸気 ●液圧を用いて回帰モデルから推定されるような、コンデンサ内の飽和蒸気冷媒の温度、比容積、およびエンタルピ;
コンデンサ 飽和 液体、vコンデンサ 飽和 液体、hコンデンサ 飽和 液体 ●液圧を用いて回帰モデルから推定されるような、コンデンサ内の飽和蒸気冷媒の温度、比容積、およびエンタルピ;
蒸発器 蒸気 ●二相部分との比でのみ使用されるなど、蒸発器の蒸気のみの部分における全熱伝達係数;
蒸発器 2Φ ●蒸気のみの部分との比でのみ使用されるなど、蒸発器の二相部分における全熱伝達係数;
液体 ●隔離バルブと膨張バルブとの間の液体ラインの内部容積;および
蒸発器 ●蒸発器および吸引ラインの内部容積。
【0132】
ポンプ・ダウンの作動(commissioning)の計算は、たとえば、ポンプ・ダウン中に除去された総冷媒量、ならびに液体冷媒が除去された後のポンプ・ダウン中の圧力および密度の変化率に基づいて、室内システムの総容積および液体ラインの容積を計算する制御モジュールを含む。圧力および密度の変化の蒸気ポンプ・ダウン速度は、総容積を推定するために制御モジュールによって使用されてもよい。これは、以下の式によって説明することができる。
【0133】
総ポンプ・アウト充填質量=Σ(ρ蒸発器 出口・V変位・Δt測定値)、
ポンプ・アウトの全期間中;
室内=Σ[(V変位・ρ蒸発器 出口・Δt測定値)/(ρ蒸発器 出口,前測定値-ρ蒸発器 出口)];吸引圧の(たとえば急峻な)変化によって観察されるように、すべての液体が除去された後の時間;および
総ポンプ・アウト充填質量=V液体/v液体+2%A2Φ・V蒸発器/(v蒸発器,入口+v蒸発器,飽和)+2%A蒸気・V蒸発器(v蒸発器,飽和+v蒸発器 出口
ポンプ・アウト前の冷却システムの運転サイクルの終了からのデータを使用しての3つの方程式を平衡化することは、第3の複合方程式に第1および第2の式からのポンプ・アウト計算を入力するために使用されてもよい。の3つの式により、V液体およびV蒸発器は、制御モジュールによって解くことができる。作動している隔離バルブがない場合、V液体およびV蒸発器は、設置者によって推定され記憶されてもよい。
【0134】
室内充填の動作計算は、以下のような蒸気熱伝達を隔離する標準方程式を使用することができる。
【0135】
蒸発器 蒸気=m蒸発器 出口・(h蒸発器 出口-h蒸発器 飽和)および
蒸発器 2Φ=m蒸発器 出口・(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口
コンプレッサの質量流量の式は以下の通りである。
【0136】
蒸発器 出口=V変位・ρ蒸発器 出口
本開示は、OEMからの設計条件データを使用して、制御モジュールによって二相熱伝達および蒸気を過熱するために使用される蒸発器の熱伝達面積の百分率(%A)を計算することが可能である。の式は、いくつかの比率が毎日の動作とOEM設計条件との間で一貫していると仮定した熱力学的物理計算に基づいていてもよい。
【0137】
領域による熱伝達は、以下のように計算することができる。
蒸発器 蒸気=U蒸発器 蒸気・%A蒸気・A合計・ΔT対数平均,蒸気
蒸気 2Φ=U蒸発器 2Φ・%A蒸発器 2Φ・A合計・ΔTlog対数平均,蒸発器 2Φ
蒸気および二相の面積百分率は、以下のように計算することができる。
【0138】
%A蒸気=m蒸発器 出口・(h蒸発器 出口-h蒸発器 飽和)/(U蒸発器 飽和・A合計・ΔT対数平均,蒸気
%A蒸発器 2Φ=m蒸発器 出口・(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口)/(U蒸発器 2Φ・A合計・ΔT対数平均,蒸発器 2Φ
蒸気および二相の面積百分率の比は、以下のように計算することができる。
【0139】
%A蒸気/%A蒸発器 2Φ=(h蒸発器 出口-h蒸発器 飽和)・U蒸発器 2Φ・ΔT対数平均,蒸発器 2Φ/[(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口)・U蒸発器 蒸気・ΔT対数平均,蒸気
%A蒸気+%A蒸発器 2Φ=1
各領域の対数平均温度差は、以下のように計算することができる。
【0140】
ΔT対数平均,蒸発器 2Φ=[ΔT対数平均,蒸発器 2Φ,設計/(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口設計]・(h蒸発器 飽和-h蒸発器 入口)および
ΔT対数平均,蒸発器 蒸気=[ΔT対数平均,蒸発器 蒸気,設計/(h蒸発器 出口-h蒸発器 飽和設計]・(h蒸発器 出口-h蒸発器 飽和
本明細書に記載の計算は、制御モジュールによって計算してもよい。室内の総充填量の計算は、冷媒の比容積の特性を使用して完了してもよい。比容積は、各相領域内のエンタルピに対してほぼ線形であってもよく、相領域の入口および出口によって、相領域の高信頼性の平均比容積を計算することを可能にする。これを、二相熱伝達や蒸気過熱に使用される蒸発器の熱伝達面積の百分率の計算と組み合わせることによって、蒸発器の冷媒質量が制御モジュールによって計算される。膨張デバイスの上流の既知の液体密度および液体ラインの容積を用いて、以下の式に従って、液体ラインの冷媒質量を組み合わせ用の制御モジュールによって計算して、室内冷媒充填量(たとえば質量)を推定することができる。
【0141】
室内冷媒充填質量=液体ライン冷媒質量+蒸発器冷媒質量;
但し、
液体ライン冷媒質量=V液体/v液体および
蒸発器冷媒質量=2・%A2Φ・V蒸発器/(v蒸発器,入口+v蒸発器,飽和)+2・%Avap・V蒸発器(v蒸発器,飽和+v蒸発器 出口
総質量(M室内+M室外)の変化を観察するために、制御モジュールによって同様の計算を実行してコンデンサまたは室外側(M室外)の量(たとえば質量m)を測定することができる。制御モジュールは、総質量の変化に基づいて漏洩が存在するかどうかを判定してもよい。追加的または代替的に、制御モジュールによって、室外側の量を使用してシステムに漏洩があるときを判定してもよい。アキュムレータまたはレシーバなどの充填リザーバがない場合、計算では4オンス未満の充填の除去が観察され得る。
【0142】
計算された室内充填は、制御モジュールによって、室内充填量が冷媒濃度限界(RCP)によって測定される所定の(M1)量未満に維持されていることを運転中に確認するために使用されてもよい。RCP限界は、A2L冷媒および他の可燃性冷媒の可燃限界下限の25%であってもよい。オンサイクル終了時の(たとえば合計の)充填量は、充填隔離バルブを用いてオフサイクルを通して一定に保たれる。
【0143】
要約すると、制御モジュールは、隔離バルブを制御して、所定量(M1)を下回るように占有された建物内での(たとえば室内の)充填量を維持してもよい。システム内の冷媒量を測定するための他の方法、たとえばシステムの設置、試運転、連続試運転、サービス契約監視、およびサービスに基づく方法を使用してもよい。室内充填量M室内(すなわち質量)は、所定量(M1)または1つ以上の規定に従って許容される別の適切な量を下回ると確認することができる。
【0144】
蒸気圧縮システムの冷媒は、R-410A、R-32、R-454B、R-444A、R-404A、R-454A、R-454C、R-448A、R-449A、R-134a、R-1234yf、R-1234ze、R-1233zdなどの冷媒や、他のタイプの冷媒とすることができる。占有された密度および容積を測定するために使用される冷媒の特性は、測定値および冷媒の特性に基づいて制御モジュールによって計算することができる。
【0145】
蒸発器およびコンデンサ(熱交換器)は、フィン付き管、同心のろう付けプレート、プレートおよびフレーム、マイクロチャネル、または(たとえば一定の)内部容積を有する他の熱交換器を含んでいてもよい。上述したように、単一の蒸発器およびコンデンサ、または複数の並列の蒸発器またはコンデンサが存在していてもよい。冷媒の流れは、毛細管、サーモスタット膨張弁、電気膨張弁、または他の方法を介して制御することができる。
【0146】
図4に関して上述したように、冷媒量は、図6に示すような圧力センサおよび温度センサからの測定値に基づいて、制御モジュールによって測定してもよい。図6は、計算された冷媒充填量に基づいて、冷却システムの室外部材内にある冷媒充填を隔離するように、隔離バルブを制御する方法を提供する。いくつかのタイプの隔離制御は、専用の隔離バルブ、ポジティブシート・コンプレッサ、吸引逆止弁、およびポジティブシート電子膨張弁のうちの少なくとも1つを含む液体吸引ラインの両方に存在していてもよい。隔離バルブの制御は、自動的に反応することも、またはシステム動作状態の変化および漏洩の識別における変化の制御に応答して反応することも可能である。
【0147】
隔離バルブ20、22は、室内充填量が所定量(M1)を超えないことを確実にするためになど、動作サイクルの終わりに(たとえば、冷却システムのスイッチがオフになるときに)制御モジュールによって作動(たとえば閉止)することができる。隔離バルブ20、22は、冷却システムの始動時に制御モジュールによって開口される。このことによって、制御モジュールによるコンプレッサ12の始動が可能になる。冷却システムが停止している間、室内部と室外部との間の冷媒充填バランスは、たとえば補助的な熱や冷却を制御することにより制御モジュールによって制御してもよい。これによって、動作サイクルの開始時(たとえば、冷却システムのスイッチがオンになるとき)に、不安定な期間がより短くなり(コンプレッサの)容量を小さくすることができる。これによって、冷却システムの動作(オン/オフ)サイクルによって生じるエネルギ損失を低減することができる。可燃性冷媒の室内充填は、制御モジュールによって所定量(M1)未満に維持される。
【0148】
図6の例では、制御モジュールは、漏洩が検知された場合に隔離バルブ20、22を閉止して冷媒充填を建物の外部に隔離し、建物内の冷媒の継続的な漏洩を防止する。コンプレッサが作動しているとき、漏洩の検知時に、吸引側の隔離バルブが開口した状態のまま液体側の隔離バルブ22は制御モジュールによって閉止されてもよい。これによって、冷媒を建物の外部にポンプ・アウトして隔離することが可能となる。制御モジュールは、コンプレッサを動作させ、たとえば、所定の吸引圧力および/または所定の蒸発温度に達するまで、吸引側の隔離バルブを開口したままにしていてもよい。これは、所定量(M1)が室内で達成されたことを示していてもよい。制御モジュールは、コンプレッサをオフに切り替え、すべての隔離バルブを閉止してもよい。隔離バルブ20、22は、運転サイクルの終了に先立って順次閉止され、このサイクルの終了に合わせて弁を閉止することができる。隔離バルブの手動作動または自動作動によって、サービスまたは試運転のためにシステムの隔離することが可能となる。様々な実施形態では、隔離バルブは、(電子)自動アクチュエータを後付けしたコンデンサ・ユニット弁であってもよい。
【0149】
ポンプ・ダウンは、試運転中に制御モジュールによって実行して、たとえば、隔離バルブ20、22の室内部の容積および動作室内充填量または液体ライン容積を確立することができる。容積データは、充填計算式で使用するためなど、将来の参照用に記憶することができる。
【0150】
たとえば、15ポンド(Lbs)、8オンス(oz)の冷媒を充填した住宅用HVACシステムにおいて本明細書に記載のポンプ・ダウン技術を使用した実際の試験中、ポンプ・ダウンなしのHVACシステムの動作後、3Lbs、4ozの冷媒が、HVACシステムの室内部からHVACシステムの室外部にポンプ・ダウンされた。15Lbs、8ozの冷媒を充填したHVACシステムでは、15秒のポンプ・ダウンでシステムを動作させた後、1Lb、6.2ozの冷媒が、HVACシステムの室内部からポンプ・アウトされた(回収された)。最後に、15Lbs、8ozの冷媒を充填したHVACシステムでは、ポンプ・ダウンなしでシステムを動作させた後、わずか7.2ozの冷媒をHVACシステムの室内部から回収した。
【0151】
図7を参照すると、隔離バルブ、圧力センサおよび温度センサを備える例示的な冷却システム10Bの機能ブロック図が示されている。図7に示すように、冷却システムは、建物15の室外(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含む。膨張バルブ16および蒸発器18が、建物15の内側(すなわち室内)に配置される。
【0152】
第1の隔離バルブ20が、たとえば建物の外側であって、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物の外側であって、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。
【0153】
ファン100が、蒸発器18に隣接して設けられており、オン時に蒸発器18にわたって空気を吹き付ける。第1の制御モジュール102が、ファン100の動作を制御する。第2の制御モジュール104が、たとえば、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される第1の温度センサ106および第1の圧力センサ108と、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される第2の温度センサ110とからの計測値に基づいて、室内や室外の充填量を算出する。制御モジュールは、冷却システムがオンである間に室内および室外の充填量を測定してもよい。システム全体の充填量が減少すると、制御モジュールは、漏洩が存在すると判定してもよい。制御モジュールは、たとえば、室内および室外の充填量の合計に基づいて、またはそれに等しい全(すなわち合計の)システム充填量を測定してもよい。
【0154】
漏洩が検知されると、第2の制御モジュール104は、ポンプ・アウトを始動してもよい。このことは、第2の制御モジュール104が第2の隔離バルブ22を閉止してコンプレッサ12を作動させることを含んでいてもよい。このことによって、冷却システムの室内側Iから室外側Oへと冷媒をポンプ・ダウンすることができる。第2の制御モジュール104は、ポンプ・ダウンが完了すると、第1の隔離バルブ20を後ほど閉止し、コンプレッサのスイッチをオフにして、システムの室外部Oをシステムの室内部Iから遮断してもよい。第2の制御モジュール104は、第1の制御モジュール102にファン100および/または1つ以上の他の緩和装置のスイッチをONにするように促して、建物内の漏洩した冷媒を消散/希釈したりしてもよい。圧力センサ108は、システム10Bの室内側からの圧力減衰を検知することによって漏洩を検知するために使用可能である。
【0155】
図8を参照すると、冷却システム10Cの例示的な実施形態の機能的ブロック図が示されている。冷却システムは、建物15の外側(すなわち、外側)にコンプレッサ12およびコンデンサ14を含んでいてもよい。膨張バルブ16および蒸発器18が、建物15の内側(すなわち室内)に配置される。
【0156】
第1の隔離バルブ20が、たとえば建物の内側であって、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物の外側であって、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。
【0157】
ファン100が、蒸発器18に隣接して設けられており、第1の制御モジュール102によって制御される。第2の制御モジュール104が、たとえば第1の制御モジュール102からの信号に応答して、コンプレッサ12および隔離バルブ20、22を制御してもよい。
【0158】
冷媒漏洩センサ120が、室内機に設けられ、蒸発器18に隣接することができる。冷媒漏洩センサ120は、冷媒漏洩の有無を示してもよい。図8のシステムでは、第1の制御モジュール102は、漏洩センサ120からの信号を受信し、漏洩が検知されると第2の制御モジュール104と通信する。漏洩が検知された場合、第2の制御モジュール104は、ポンプ・ダウン・シーケンスを始動する。このことは、第2の隔離バルブ22を閉止してコンプレッサ12を運転して、建物の内部から建物の外部に冷媒をポンプ・ダウンすることを含んでいてもよい。第2の制御モジュール104は、ポンプ・ダウンが完了すると、第1の隔離バルブ20を後ほど閉止し、コンプレッサ12のスイッチをオフにして、システムの室外部Oをシステムの室内部Iから遮断する。
【0159】
第2の制御モジュール104はまた、第1の制御モジュール102と通信して、ファン100および/または1つ以上の他の緩和装置のスイッチをONにしたり漏洩した冷媒を消散/希釈したり、任意の点火源の操作を防止/閉止したりする。隔離バルブ20、22、コンプレッサ12、または膨張デバイス16は、コンプレッサの動作時間およびコンプレッサの非動作時間の両方の間、充填量を所定量(M1)未満に最小化または維持するように、総冷媒充填量を制御する。
【0160】
図9は、漏洩センサ120を使用して冷媒の漏洩を検知する例示的な方法を示すフローチャートである。制御はS200から開始する。S202では、制御モジュールは、漏洩センサの測定値が所定値よりも大きいかどうかを判定する。たとえば、漏洩センサは、漏洩センサにおける空気中の冷媒の濃度を測定してもよい。濃度(たとえば、百万分率または十億分率)が所定の濃度または所定の量以下である場合、制御はS204に続く。様々な実施態様において、較正された量は、所定の値(または設定点SP)から減算されてもよい。S204では、制御モジュールはカウンタ値を0に設定し、制御はS200に戻る。センサからの測定値が所定値よりも大きいかどうかを制御モジュールが判定すると、制御はS206に続く。
【0161】
S206では、制御モジュールはカウンタ値をインクリメントし(たとえば1に)、制御はS208に続く。S208では、制御モジュールは、そのカウンタ値が所定値よりも大きいかどうかを判定する。S208が真である場合、制御モジュールは、S210で漏洩が存在すると判定して示し、制御はS200に戻る。S208が偽である場合、制御モジュールは、S210で漏洩が存在しなかったと判定してもよく、制御はS200に戻る。所定値は0より大きく、1より大きくてもよい。カウンタ値を1よりも大きくすることを求めることによって、測定値が複数の連続したセンサの読取りに対して所定の値より大きいことを要求することによって、制御は実際の漏洩が存在することを保証する。このことによって、漏洩れに関する迷惑な警告/閉止を回避することができる。
【0162】
図10は、例示的な冷却(たとえば空調)システム10Dの機能ブロック図である。システム10Dは、建物15の外部(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含み、建物15の内部(すなわち室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を含む。
【0163】
第1の隔離バルブ20が、たとえば建物15の外側であって、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物15の外側であって、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。
【0164】
ファン100が、蒸発器18に隣接して設けられており、第1の制御モジュール102によって制御されてもよい。オンの場合、ファン100は、蒸発器1にわたって空気を吹き付ける。第2の制御モジュール104は、コンプレッサ12および隔離バルブ20、22を制御してもよい。
【0165】
図10の例では、第1の制御モジュール102は、冷却が要求されているか否かを示すために第2の制御モジュール104と通信する。たとえば、第1の制御モジュール102は、冷却が要求される場合に信号を第1の状態に設定し、冷却が要求されない場合に信号を第2の状態に設定してもよい。別個の制御モジュール(第1および第2の制御モジュール)の例が本明細書に記載されているが、様々な実施態様では、複数の制御モジュールは単一の制御モジュール内に統合されてもよい。
【0166】
第2の制御モジュール104は、漏洩が検知されたときや冷却の要求が停止したときなどに、ポンプ・ダウンを選択的に実行してもよい。ポンプ・ダウンは、第2の制御モジュール104が第2の隔離バルブ22を閉止し、コンプレッサ12を所定の期間オンに維持することを含んでいてもよい。所定の期間が経過すると、第2の制御モジュール104は、第1の隔離バルブ20を閉止し、コンプレッサ12のスイッチをオフにしもよい。このことによって、システムの室外部O内の冷媒を隔離し、冷媒を室内部Iから隔離することができる。このことは、コンプレッサ12のOFF時における室内部Iの冷媒量を確実に所定量(M1)未満にすることができる。
【0167】
図11は、例示的な冷却(たとえば空調)システム10Eの機能ブロック図である。システム10Eは、建物15の外部(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含み、建物15の内部(すなわち室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を含んで示されている。
【0168】
第1の隔離バルブ20が、たとえば建物15の外側であって、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物15の外側であって、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。
【0169】
ファン100が、蒸発器18に隣接して設けられており、第1の制御モジュール102によって制御されてもよい。オンにすると、ファン100は、建物15内の空気を冷却するなどのために、蒸発器18にわたって空気を吹き付ける。第2の制御モジュール104は、コンプレッサ12および隔離バルブ20、22を制御してもよい。
【0170】
第1の制御モジュール102は、冷却が上述のように要求されたか否かを示すために第2の制御モジュール104と通信する。第2の制御モジュール104は、冷却の要求が停止したときなどに、ポンプ・ダウンを選択的に実行することが可能である。このことは、第2の制御モジュール104が第2の隔離バルブ22を閉止し、コンプレッサ12を冷却の要求が終了してから所定の期間オンに維持することを含んでいてもよい。所定の期間が一旦経過すると、第2の制御モジュール104は、コンプレッサ12のスイッチをオフにして第1の隔離バルブ20を閉止してもよい。このことによって、コンプレッサ12が停止している間、室内部I内の冷媒量が所定量(M1)未満になるように、システムの室外部O内の冷媒を隔離することができる。
【0171】
圧力センサ108は、蒸発器18と第1の隔離バルブ20との間に配置することができる。追加的または代替的に、圧力センサ(または圧力センサ108)を膨張バルブ16と隔離バルブ22との間に配置することができる。
【0172】
圧力センサ108は、システムがオフである(たとえば、隔離バルブは閉止しておりコンプレッサ12はオフである)とき、圧力を減衰させるなどのために、室内部Iの圧力を測定する。第2の制御モジュール104は、圧力センサ108によって測定された圧力(または圧力の絶対値)が減衰した(たとえば、少なくとも所定量だけ減少した)とき、冷媒の漏洩が存在すると判定して表示してもよい。漏洩が検知された場合、第2の制御モジュール104はファン100のスイッチをONにするように第1の制御モジュール102を促してもよい。制御モジュールはまた、建物内の冷媒を消散/希釈するために、1つ以上の他の緩和装置のスイッチをオンにすることができる。
【0173】
図12は、例示的な冷却(たとえば空調)システム10Fの機能ブロック図である。システム10Fは、建物15の外部(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含み、建物15の内部(すなわち室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を含んで示されている。
【0174】
ファン100が、蒸発器18に隣接して設けられており、第1の制御モジュール102によって制御されてもよい。オンの場合、ファン100は、上述のように蒸発器18にわたって空気を吹き付ける。第2の制御モジュール104は、コンプレッサ12を制御してもよい。第2の制御モジュール104が、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される第1の温度センサ106および第1の圧力センサ108からの計測値と、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される第2の温度センサ110および第2の圧力センサ112からの計測値に基づいて、室内や室外の充填量を算出する。室内および室外の充填レベルの量は、HVACシステムがオンである(たとえば、コンプレッサはONであり、隔離バルブは開いている)間に、圧力センサ108,112および温度センサ106,110の測定値に基づいて計算してもよい。第2の制御モジュール104は、たとえば、測定された圧力や温度を室内充填量に関連付ける方程式またはルックアップ表を使用して、室内充填量を測定してもよい。第2の制御モジュール104は、たとえば、測定された圧力や温度を室外充填量に関連付ける方程式またはルックアップ表を使用して、室外充填量を測定してもよい。
【0175】
第2の制御モジュール104は、室内および室外の充填量に基づいて、総(すなわち全)のシステム充填量を測定してもよい。第2の制御モジュール104は、たとえば、室内および室外の充填量を総充填量に関連付ける方程式またはルックアップ表を使用して、総充填量を測定してもよい。たとえば、第2の制御モジュール104は、室内充填量に室外充填量を加えた量に基づいて、またはそれに等しい総充填量を設定してもよい。
【0176】
総充填量が減少すると、第2の制御モジュール104は、漏洩が存在すると判定して表示してもよい。漏洩が検知されると、第2の制御モジュール104はコンプレッサ12のスイッチをオフにしてもよい。第2の制御モジュール104はファン100のスイッチをONにするように第1の制御モジュール102を促してもよい。制御モジュールはまた、漏洩したあらゆる冷媒を希釈/消散するために、1つ以上の他の緩和装置のスイッチをオンにすることができる。
【0177】
図13は、例示的な冷却(たとえば空調)システム10Gの機能ブロック図である。システム10Gは、建物15の外部(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含み、建物15の内部(室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を含んで示されている。
【0178】
第1の隔離バルブ20が蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、たとえば建物の外側であって、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。制御モジュール102が、コンプレッサ12および隔離バルブ20、22を制御してもよい。
【0179】
制御モジュール102は、膨張バルブ16全体(すなわち、その反対側)を測定する一対の圧力センサおよび/または一対の温度センサ130A、130Bから信号を受信する。制御モジュール102は、隔離バルブ20、22および膨張バルブ16が閉止している間、温度センサおよび/または圧力センサ130A、130Bからの測定値を監視して、膨張バルブを介して漏洩れが存在するかどうかを判定する。たとえば、制御モジュール102は、(たとえば膨張バルブ16全体の)温度および/または圧力が少なくとも所定量だけ変化した場合に、膨張バルブを通る漏洩が存在するかどうかを判定してもよい。隔離バルブ20、22および膨張バルブ16は閉止しているはずであるため、弁20、22、および16が閉止している間に、膨張バルブにわたる温度差および/またはセンサ130A、130Bによって測定された膨張バルブにわたる圧力差が少なくとも所定量だけ変化すると、膨張バルブ16を通る漏洩が存在する可能性がある。
【0180】
膨張バルブ16からの漏洩によって、膨張バルブ16の下流側の冷媒が冷却される。漏洩が検知されると、制御モジュール102は、蒸発器18(たとえば、ファン100)および/または1つ以上の他の緩和装置にわたって空気を吹き付けるファンをオンにすることが可能である。制御モジュール102は、任意の点火源のスイッチをさらにオフにしたり締めたりすることが可能である。
【0181】
図13の例では、ポジティブシール式隔離バルブ20、22が使用されている。漏洩が膨張バルブ16を通り、隔離バルブを通っていないことを検証するために、制御モジュール102は1つ以上の診断を実行して、隔離バルブ20、22に漏洩がないことを検証してもよい。圧力センサまたは温度センサ130A、130Bは、非動作期間中に周囲の温度や圧力に対する隔離された冷媒の飽和温度や圧力を観察するために設置されている。
【0182】
図14を参照すると、例示的な冷却(たとえば空調)システム10Hの機能的ブロック図が示されている。このシステム10Hは、建物15の外部(すなわち室外)に配置されるコンプレッサ12およびコンデンサ14を含み、建物15の内部(すなわち室内)に配置される膨張バルブ16および蒸発器18を含んで示されている。
【0183】
第1の対の隔離バルブ20A、20Bは、蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置されており、1つの隔離バルブ20Aは室外側に、1つの隔離バルブ20Bは室内側にある。第2の対の同様の隔離バルブ22A,22Bが、コンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置されており、1つの隔離バルブ22Aは室外に、1つの隔離バルブ22Bは室内側にある。
【0184】
制御モジュール102が、コンプレッサ12および隔離バルブ20A、20B、22A、22Bを制御してもよい。制御モジュール102は、温度センサ130A、130B、130Cから測定値を受信する。温度センサ130Aは、蒸発器18と隔離バルブ20Bとの間の、隔離バルブ20A、20Bの上流側に配置され(かつ計測する)。温度センサ130Bは、隔離バルブ20A、20B間に配置され(かつ計測する)。温度センサ130Cは、隔離バルブ20Aとコンプレッサ12との間の、隔離バルブ20A、20Bの下流側に配置され(かつ計測する)。制御モジュール102はまた、温度センサおよび/または圧力センサ132A、132B、132Cから測定値を受信する。センサ132Aは、コンデンサ14と隔離バルブ22Aとの間の、隔離バルブ22A、22Bの上流側に配置され(かつ計測する)。センサ132Bは、隔離バルブ22A、22B間に配置され(かつ計測する)。センサ132Cは、隔離バルブ22Aと蒸発器18との間の、隔離バルブ22A、22Bの下流側に配置され(かつ計測する)。
【0185】
制御モジュール102は、隔離バルブ20、22および膨張バルブ16がすべて閉止している間、センサ130A、130B、130C、132A、132B、132Cからの測定値を監視して、漏洩が存在するかどうかを判定する。制御モジュール102は、1つ以上の測定値または2つ以上の測定値間の差が少なくとも所定値だけ変化する場合に、漏洩が存在すると判定してもよい。そうである場合、制御モジュール102は、漏洩が存在すると判定することができる。
【0186】
漏洩が検知されると、制御モジュール102は、蒸発器18(たとえば、ファン100)および/または1つ以上の他の緩和装置のスイッチをオンにすることが可能である。このことは、漏洩した冷媒を放散したり希釈したりすることができる。同様の隔離バルブ20Bおよび22Bは、建物の外側の冷媒を隔離するべくさらに保護するために使用可能である。
【0187】
本開示のさらなる方法によると、ポンプ・アウト(除去)手順は、冷房シーズンの終わりに(たとえば、北半球では10月1日など、所定の日時に)実行可能である。これにより、電荷分離を伴うHVACシステムの室内コイルに隔離バルブを通って戻る漏洩のレベルが低くなり得る。追加的または代替的に、ポンプ・アウト手順は、冷却システムが所定の日数(たとえば、14日間または別の適切な日数)にわたって継続的にオフにされたときに実行可能である。閉止時の隔離バルブの標準最大漏洩速度は、所定値であってもよい。制御モジュールは、システムが連続的にオフになっている間の最後のポンプ・ダウンからの期間を追跡し、室内充填量が標準最大漏洩速度に基づいて所定量(M1)を超えるのを防ぐために別のポンプ・ダウンを実行することが可能である。
【0188】
図15は、上述の制御モジュールのうちの1つ以上などの、制御モジュール500を含む例示的な制御システムの機能ブロック図である。充填モジュール504は、上述したように、室内充填量、室外充填量、および/または総充填量を測定する。充填モジュール504は、上述したように、1つ以上のセンサ508からの測定値に基づいてこれらの量を測定する。
【0189】
漏洩モジュール512は、上述のように、漏洩が存在するかどうかを診断する。漏洩モジュール512は、上述したように、1つまたは複数のセンサ508からの測定値、室内充填量、室外充填量、および/または総充填量に基づいて、漏洩が存在するかどうかを判定することができる。警告モジュール516が、漏洩が存在する場合に1つ以上のインジケータを生成する。たとえば、警告モジュール516は、インジケータを1つ以上の外部装置520に送信して、1つ以上の視覚的インジケータ524を生成(たとえば、1つ以上のライトのスイッチをオンにする、1つ以上のディスプレイに情報を表示するなど)し、1つ以上のスピーカ528などを介して1つ以上の可聴インジケータを生成してもよい。
【0190】
隔離モジュール532は、上述したように、冷却システムの隔離バルブ536の開閉を制御する。圧縮モジュール504は、上述したように、1つ以上のコンプレッサ544の動作(たとえばオン/オフ)を制御する。圧縮モジュール504はまた、コンプレッサ544のうちの1つ以上の速度、容量などを制御することが可能である。ポンプ・アウト・モジュール548は、上述のようなポンプ・アウトを選択的に実行する。膨張モジュール552は、上述のように、1つ以上の膨張バルブ556の開閉を制御することが可能である。これらのモジュールは、上述したそれぞれの動作を実行するために通信し、かつ協働してもよい。たとえば、隔離モジュール、膨張モジュール、および圧縮モジュール532、552、540は、上述したように隔離バルブ、膨張バルブ、およびコンプレッサを制御して、ポンプ・アウトなど漏洩が存在するかどうかを判定することができる。
【0191】
本開示はさらに、コンプレッサ12、膨張デバイス16、フローデバイス、または蒸気圧縮システムの他の構成要素を含むがこれらに限定されない要素の動作を、隔離バルブ20、22の動作に基づいて制御する方法を提供し、漏洩を示す充填計算に基づいてサーモスタットまたは他の制御方法を無効にすること(すなわちシステムの遮断)ができる冷媒充填の計算が存在する。
【0192】
本開示はまた、隔離バルブのシーケンス、コンプレッサ12、膨張デバイス16、フローデバイス、または蒸気圧縮システムの他の構成要素を含むがこれらに限定されない要素の動作を制御し、センサ入力を処理してシステムの冷媒充填量を計算する処理ユニットを提供する。この処理ユニットは、ログ、診断、モニタリング、プログラミング、デバッグ、データベースサービス、または他のデバイスと通信(送受信)する機能を有する。この処理は、コンデンサ・ユニットに対してローカルに、炉ユニットに対してローカルに、HVAC/冷却システム内の他のプロセッサおよび/または他のリモートプロセッサに対してリモートに実行することが可能である。
【0193】
前述の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その用途、または使用を限定することを意図するものでは決してない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することが可能である。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を検討すると他の改変が明らかになるので、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本開示の原理を変更することなく、方法にある1つ以上のステップを異なる順序で(あるいは同時に)実行することができることを理解されたい。さらに、各々の実施形態は特定の特徴を有するものとして上述されているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたそれらの特徴のうちの任意の1つ以上のものは、その組み合わせが明示的に説明されていなくても、他の実施形態のいずれかの特徴に実装および/またはそれらと組み合わせることが可能である。言い換えれば、記載された実施形態は相互に排他的ではなく、1つ以上の実施形態の互いの置換は、本開示の範囲内にある。
【0194】
要素間(モジュール間、回路素子間、半導体層間など)の空間機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「隣に」、「頂上に」、「上に」、「下に」、および「配置された」を含む様々な用語を使用して説明されている。「直接的」であると明示的に記載されていない限り、第1の要素と第2の要素との関係が開示に記載されている場合、その関係は、第1の要素と第2の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係とすることができるが、第1の要素と第2の要素との間に(空間的または機能的のいずれかに)1つ以上の介在要素が存在する間接的な関係とすることもできる。本明細書で使用される場合、A、B、およびCのうちの少なくとも1つという語句は、非排他的論理ORを使用して論理(A OR B OR C)を意味すると解釈されるべきであり、「Aの少なくとも1つ、Bの少なくとも1つ、およびCの少なくとも1つ」を意味すると解釈されるべきではない。
【0195】
図では、矢印によって示される矢の方向は、一般に、図にとって関心のある情報(データまたは命令など)の流れを示している。たとえば、要素Aおよび要素Bが様々な情報を交換するが、要素Aから要素Bに送信された情報が図に関連する場合、矢印は要素Aから要素Bを指すことができる。この一方向の矢印は、他の情報が要素Bから要素Aに送信されないことを意味するものではない。さらに、要素Aから要素Bに送信された情報について、要素Bは、要素Aに情報の要求または受信確認を送信してもよい。
【0196】
以下の定義を含む本出願では、「モジュール」という用語または「コントローラ」という用語は、「回路」という用語と置き換えることができる。「モジュール」という用語は、以下を示すか、その一部であるか、または含むことができる:特定用途向け集積回路(ASIC);デジタル、アナログ、またはアナログ/デジタル混合ディスクリート回路;デジタル、アナログ、またはアナログ/デジタル混合集積回路;組み合わせ論理回路;現場プログラム可能なゲートアレイ(FPGA);コードを実行するプロセッサ回路(共有、専用、またはグループ);プロセッサ回路によって実行されるコードを記憶するメモリ回路(共有、専用、またはグループ);記載された機能を提供する他の適切なハードウェア構成要素;またはシステムオンチップなどの一部または全部の組み合わせ。
【0197】
モジュールは、1つ以上のインターフェース回路を含んでいてもよい。いくつかの例では、インターフェース回路は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)、インターネット、ワイド・エリア・ネットワーク(WAN)、またはそれらの組み合わせに接続された有線または無線のインターフェースを含んでいてもよい。本開示の任意の所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続された複数のモジュール間で分散されてもよい。たとえば、複数のモジュールは、負荷分散を可能にし得る。さらなる例では、サーバ(リモートやクラウドとしても知られている)モジュールは、クライアントモ・ジュールに代わっていくつかの機能を達成することができる。
【0198】
コードという用語は、で使用されるように、ソフトウェア、ファームウェア、および/またはマイクロコードを含んでいてもよく、プログラム、ルーチン、機能、クラス、データ構造、および/またはオブジェクトを指してもよい。共有プロセッサ回路という用語は、複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを実行する単一のプロセッサ回路を包含する。グループ・プロセッサ回路という用語は、追加のプロセッサ回路と組み合わせて、1つ以上モジュールから一部またはすべてのコードを実行するプロセッサ回路を包含する。複数のプロセッサ回路の参照は、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、または上述の組み合わせを包含する。共有メモリ回路という用語は、複数のモジュールからいくつかまたはすべてのコードを記憶する単一のメモリ回路を包含する。グループ・メモリ回路という用語は、さらなるメモリと組み合わせて、1つ以上モジュールから一部またはすべてのコードを記憶するメモリ回路を包含する。
【0199】
メモリ回路という用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。本明細書で使用されるコンピュータ可読媒体という用語は、媒体を通って(搬送波上などで)伝播する一時的な電気信号または電磁信号を包含しない。したがって、コンピュータ可読媒体という用語は、有形であり、非一時的であると考えることができる。非一時的有形コンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ回路(フラッシュ・メモリ回路、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ回路、またはマスク読み出し専用メモリ回路など)、揮発性メモリ回路(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ回路またはダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ回路など)、磁気記憶媒体(アナログ磁気テープまたはデジタル磁気テープまたはハード・ディスク・ドライブなど)、および光記憶媒体(CD、DVD、ブルーレイディスクなど)である。
【0200】
本出願に記載された装置および方法は、コンピュータ・プログラムで具現化された1つ以上の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって、部分的または完全に実行されてもよい。上述した機能ブロック、フローチャート構成要素、および他の要素は、ソフトウェア仕様として機能し、これは、熟練した技術者またはプログラマの日常業務によってコンピュータ・プログラムに変換することができる。
【0201】
コンピュータ・プログラムは、少なくとも1つの非一時的であり有形のコンピュータ可読媒体に記憶されたプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータ・プログラムはまた、記憶されたデータを含んでいてもよく、あるいはそれに依存していてもよい。コンピュータ・プログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム(BIOS)、専用コンピュータの特定のデバイスと対話するデバイス・ドライバ、1つ以上のオペレーティング・システム、ユーザ・アプリケーション、バックグラウンド・サービス、バックグラウンド・アプリケーションなどを含んでいてもよい。
【0202】
コンピュータ・プログラムは、以下を含んでいてもよい:(i)HTML(ハイパーテキスト・マークアップ言語)、XML(拡張可能マークアップ言語)、またはJSON(JavaScript Object Notation)などの解析される記述テキスト、(ii)アセンブリ・コード、(iii)コンパイラによってソース・コードから生成されたオブジェクト・コード、(iv)インタプリタによる実行のためのソース・コード、(v)ジャストインタイム・コンパイラによるコンパイルおよび実行のためのソース・コードなど。単なる例として、ソース・コードは、C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java(登録商標)、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript(登録商標)、HTML5(Hypertext Markup Language 5th revision)、Ada、ASP(Active Server Page)、PHP(PHP:ハイパーテキスト・プリプロセッサ)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash(登録商標)、Visual Basic(登録商標)、Lua、MATLAB(登録商標)、SIMULINK(登録商標)、およびPython(登録商標)を含む言語からのシンタックスを使用して書かれてもよい。
図1A
図1B
図1C
図2
図3
図4
図5A
図5B
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
【手続補正書】
【提出日】2023-03-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0077
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0077】
第1の隔離バルブ20が、建物15の外側に蒸発器18とコンプレッサ12との間に配置される。第2の隔離バルブ22が、建物15の外側にコンデンサ14と膨張バルブ16との間に配置される。冷媒ラインが、ACシステム10の部材間に接続される。たとえば、1つの冷媒ラインがコンプレッサ12とコンデンサ14との間に接続され、1つの冷媒ラインがコンデンサ14と第2の隔離バルブ22との間に接続され、1つの冷媒ラインが第2の隔離バルブ22と膨張バルブ16との間に接続され、1つの冷媒ラインが膨張バルブ16と蒸発器18との間に接続され、1つの冷媒ラインが蒸発器18と第1の隔離バルブ20との間に接続され、1つの冷媒ラインが第1の隔離バルブ20とコンプレッサ12との間に接続される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0093
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0093】
複数の漏洩センサ78A~Bが、複数の蒸発器68A~Bの近くにそれぞれ配置可能である。蒸発器68A~Bは、冷却システム60の最下点に配置されてもよい。A2L冷媒は空気よりも重い可能性があるため、蒸発器68A~Bに近接して漏洩センサ78A~Bを配置することによって、室内環境Iの漏洩したA2L冷媒の存在を検出する可能性を高めることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0102
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0102】
S105では、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチがONであるかどうかを判定する。S105でコンプレッサがONの場合、制御はS100に戻る。S105でコンプレッサがOFFの場合、制御はS106へ進む。S106では、制御モジュールは、隔離バルブのうちの1つ、2つ以上、またはすべてを開口する。S107では、制御モジュールは、コンプレッサのスイッチが最後にOFFにされてから所定のコンプレッサ電力遅延期間が経過したかどうかを判定する。制御モジュールは、コンプレッサ電力遅延カウンタが所定の値(所定のコンプレッサ遅延期間に対応する)よりも大きい場合、所定のコンプレッサ電力遅延期間が経過したと判定することができる。カウンタの例が示されているが、タイマが使用されてもよく、タイマの期間は所定のコンプレッサ電力遅延期間と比較されてもよい。S107で所定のコンプレッサ電力遅延が経過していない場合、制御モジュールは、S108でコンプレッサ電力遅延カウンタをインクリメントし(たとえば1)、制御はS101に戻る。S107で所定のコンプレッサ電力遅延が経過した場合、制御モジュールは、S109でコンプレッサのスイッチをオンにして、制御はS100に戻る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0188
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0188】
図15は、上述の制御モジュールのうちの1つ以上などの、制御モジュール500を含む例示的な制御システムの機能ブロック図である。充填モジュール540は、上述したように、室内充填量、室外充填量、および/または総充填量を測定する。充填モジュール540は、上述したように、1つ以上のセンサ508からの測定値に基づいてこれらの量を測定する。
【国際調査報告】