(57)【要約】  システム（１０）は凝縮器（３２）および蒸発器（６６）を含む。凝縮器（３２）は作動流体を凝縮するように構成され、蒸発器（６６）は作動流体を蒸発するように構成される。システム（１０）はまた、凝縮器（３２）と蒸発器（６６）との間で作動流体を循環させるように構成される配管を含む。さらに、システムは、凝縮した作動流体を集めるように構成される低位箇所（２０、４６、６８）を含む。制御器（３０）は、低位箇所（２０、４６、６８）の作動流体圧力に基づいて、低位箇所（２０、４６、６８）内に集められた凝縮した作動流体の加熱を選択的に可能にするように構成される。【選択図】図１
2016503485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を凝縮するように構成される凝縮器と、
前記作動流体を蒸発させるように構成される蒸発器と、
前記凝縮器と前記蒸発器との間で前記作動流体を循環させるように構成される配管と、
凝縮した作動流体を集めるように構成される低位箇所と、
閾圧力および前記低位箇所の作動流体圧力に基づいて、前記低位箇所内に集められた前記凝縮した作動流体の加熱を選択的に可能にするように構成される制御器と
を備える冷媒システム。
【請求項２】
前記制御器が、前記低位箇所の前記作動流体圧力を前記閾圧力より高く保つように構成され、前記閾圧力が、周囲圧力に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記蒸発器からの前記作動流体を受け入れ、前記作動流体を圧縮するように構成される圧縮機と、
前記凝縮器からの前記作動流体を受け入れ、前記蒸発器への前記作動流体の流量を計量するように構成される計量装置とを
備える請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記凝縮器を出る前記作動流体と前記蒸発器を出る前記作動流体との間で熱交換するように構成される過熱器と、
潤滑油を前記作動流体から分離するように構成される油分分離器とを
備える請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記低位箇所が、前記蒸発器、前記油分分離器、前記過熱器、前記圧縮機、前記配管の液体ポケット、またはそれらの組合せを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記低位箇所の前記作業流体圧力を測定するように構成される圧力センサと、
前記低位箇所内の前記作動流体を加熱するように構成される熱源であって、前記制御器が前記熱源を選択的に作動させるように構成される、熱源とを
備える請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱源が、前記低位箇所に接続された電気加熱器、ヒートトレース、またはそれらの組合せを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記熱源が、前記低位箇所内の前記作動流体と熱交換するように構成される伝熱流体を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記低位箇所内の前記作動流体を加熱するように構成される追加の熱源と、
前記伝熱流体の温度を測定するように構成される温度センサであって、前記制御器が、前記低位箇所の前記作動流体圧力および前記伝熱流体の前記温度に少なくとも部分的に基づいて、前記熱源、前記追加の熱源、または両方が前記凝縮した作動流体を加熱することを選択的に可能にするように構成される、温度センサと
を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記追加の熱源が、前記伝熱流体の温度を上昇させるように構成される、電気加熱器、ヒートトレース、またはそれらの組合せを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
ある時間、前記冷媒システムが作動していないときに、前記伝熱流体が前記低位箇所内の前記作動流体と熱交換することを可能にし、かつ、ある時間が経った後、前記追加の熱源が前記伝熱流体の前記温度を上昇させることを可能にするように、前記制御器が構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記配管が、前記システムを第１の区域および第２の区域に分割するように構成される１つまたは複数の弁を備え、前記第１の区域が、前記低位箇所を含み、前記第２の区域が、前記凝縮した作動流体を集めるように構成される追加の低位箇所を含み、前記制御器が、前記低位箇所の前記作動流体圧力および前記追加の低位箇所の追加の作動流体圧力に基づいて、前記低位箇所および前記追加の低位箇所の加熱を選択的に可能にするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
プロセッサによって実行可能な命令を少なくとも集合的に含む１つまたは複数の有形で機械読取可能な媒体を含むシステムであって、前記命令が、
冷媒システムの低位箇所内の作動流体の作動流体圧力を示す信号を受ける命令と、
前記作動流体圧力が閾圧力より低いかどうかを判定する命令と、
前記作動流体圧力が前記閾圧力より低いときに、熱源を使って前記低位箇所内の前記作動流体の加熱を可能にする命令とを
含む、システム。
【請求項１４】
前記閾圧力が周囲圧力に少なくとも部分的に基づく、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記冷媒の加熱を可能にする前記命令が、
ある時間が経った後、前記作動流体圧力が前記閾圧力より低いかどうかを再判定する命令と、
前記時間の後、前記作動流体圧力が前記閾圧力より低いときに、追加の熱源を使って前記低位箇所内の前記作動流体の加熱を可能にする命令とを
含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記時間のうちの少なくとも一部の時間、前記冷媒システムが作動していないときに、前記システムが、前記低位箇所内の前記冷媒の加熱を可能にする前記命令を実行するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
加熱、換気、空調、または冷却の冷媒システムの低位箇所内に集められた作動流体の作動流体圧力を圧力センサを使って検出するステップと、
前記作動流体圧力が閾圧力より低いかどうかを、制御器で判定するステップと、
前記作動流体圧力が前記閾圧力より低いとき、前記作動流体の加熱を、第１の熱源、第２の熱源、または両方を使って、前記制御器からの命令に基づいて選択的に可能にするステップと
を含む方法。
【請求項１８】
周囲圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記閾圧力を前記制御器で計算するステップと、
前記閾圧力を前記制御器のメモリ内に記憶するステップと
を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記作動流体の加熱を選択的に可能にするステップが、
前記作動流体の加熱を前記第１の熱源を使って可能にするステップであって、前記第１の熱源が伝熱流体を含む、ステップと、
前記伝熱流体の温度を、温度センサを使って検出するステップと、
前記伝熱流体の前記温度が温度閾値より低いかどうかを前記制御器で判定するステップと、
前記伝熱流体の前記温度が前記温度閾値より低いとき、前記作動流体の加熱を前記第２の熱源を使って可能にするステップと
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記冷媒システムが作動していないときに、前記作動流体の加熱を選択的に可能にするステップが行われる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は一般に冷媒システムに関し、より詳細には冷媒システム内の圧力制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]冷媒は流体間で熱を伝達するために使われ、加熱、換気、空調、および冷却（ＨＶＡＣ＆Ｒ：ｈｅａｔｉｎｇ、  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ、  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、  ａｎｄ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）システム、ヒートポンプ、または有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｒａｎｋｉｎｅ  Ｃｙｃｌｅ）の発電などの様々な用途で用いられる。冷媒は、典型的には、パイプ、パイプ継手、弁などを含む冷媒配管システム内を移送される。冷媒配管システムは、圧縮機、タービン、ポンプ、蒸発器、凝縮器などのＨＶＡＣ＆Ｒシステム内の様々な容器および機器の間で冷媒を移送する。冷媒配管システム、容器、または機器内の漏れによって空気がＨＶＡＣ＆Ｒシステムに入る場合があり、そのような漏れが大気圧より低い圧力の冷媒回路の一部で生じると、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの効率および運転性能を低下させることが現在では認識されている。この漏れは、ヒートポンプまたはＯＲＣシステムで、特にシステムが作動していないときに、生じる場合がある。さらに、空気からの湿気がＨＶＡＣ＆Ｒシステムを腐食し、それが漏れを悪化させる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】[0003]本技術の態様による、冷媒配管システムおよび圧力制御システムを有するヒートポンプシステムの実施形態の概略図である。
【図２】[0004]本技術の態様による、図１のヒートポンプシステムの第１の区域の実施形態の概略図である。
【図３ａ】[0005]本技術の態様による、図１のヒートポンプシステムの第２の区域の実施形態の概略図である。
【図３ｂ】[0006]本技術の態様による、図１のヒートポンプシステムの第２の区域の実施形態の概略図である。
【図４】[0001]本技術の態様による、図１のヒートポンプシステムの第３の区域の実施形態の概略図である。
【図５】[0001]本技術の態様による、冷媒配管システムおよび図２〜４のヒートポンプ区域内の圧力を制御する方法のフローチャートの実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
[0002]本開示は、冷媒システムの圧力制御のためのシステムおよび方法を対象とする。本明細書では、用語「冷媒システム」は、エネルギーを吸収および／または移動するために作動流体（例えば、冷媒）を使う任意の熱力学的システムを含む。したがって、冷却システムは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム、ヒートポンプシステム、ＯＲＣシステムなどとすることができる。
【０００５】
[0003]前述のように、冷媒システムの冷媒配管システム、容器、または機器内の漏れは、特に冷媒圧力が周囲圧力より低い場合に空気が侵入する結果となる場合がある。空気が侵入すると、冷媒システムの効率および運転性能が低下し、冷媒配管システム、容器、および／または機器の腐食を生じさせる場合がある。さらに、空気が冷媒回路に入るときには、空気を冷媒システムから排出するのが望ましい場合がある。残念ながら、空気を排出すると、冷媒システムから冷媒が漏れて望ましくない場合がある。
【０００６】
[0004]冷媒システムに空気が侵入する可能性を低減するように冷媒圧力を制御できることが現在では認識されている。すなわち、冷媒圧力を周囲圧力より高く保ち、それによって、空気が冷媒システムに入ろうとするのを抑える（ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ｔｈｅ  ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｉｎｇｒｅｓｓ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）ことができる。具体的には、冷媒システムは液体の冷媒を集めるように設計された１つまたは複数の低位箇所を含む。例えば、液体の冷媒は、重力によって冷媒システムの１つまたは複数の低位箇所の方へ引くことができる。加熱源は、１つまたは複数の低位箇所内に集められた液体の冷媒を加熱するために用いることができ、それによって、冷媒圧力を周囲の圧力より高く保ち、冷媒システムに空気が侵入する可能性を低減することができる。
【０００７】
[0005]次に図面を参照すると、図１は、圧力制御システム１２を有する冷媒システム（例えば、ヒートポンプシステム１０）の実施形態を示し、この圧力制御システム１２は、ヒートポンプシステム１０に空気が侵入する可能性を低減するように構成される。冷媒システムは、圧縮機１６（例えば、スクリュー圧縮機）、および圧縮機１６の運転に関連する油分分離器１８および／または過熱器６０などの他の機器を含む。ヒートポンプシステム１０を一例として示したが、本開示は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）システム、冷却機などの様々な冷媒システムに適用することができることに留意されたい。さらに、ヒートポンプシステム１０の構成部品は実施に固有のものであり得る。すなわち、熱交換器の流れの構成および型式、圧縮機、ポンプ、弁の数量および型式などは、実施形態間で大きく変わり得る。
【０００８】
[0006]ヒートポンプシステム１０は、冷媒配管システム１４を含み、それは作動流体（例えば、Ｒ−２４５ｆａまたはＲ−２３６ｆａなどの冷媒）をヒートポンプシステム１０の様々な構成部品間で移送する。例えば、冷媒は圧縮機１６に入り、圧縮機１６は冷媒を圧縮し加圧する。次いで、加圧された冷媒は油分分離器１８に入り、油分分離器１８は冷媒を圧縮機１６の潤滑油から分離する。ヒートポンプシステム１０の特定の実施形態では、圧縮機１６を含まない場合があることに留意されたい。例えば、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）システムは、液体の冷媒を加圧し移送するために圧縮機１６の代わりにポンプを用いることができる。さらに、特定の実施形態では、油分分離器１８を用いない場合がある。言い換えれば、冷媒は圧縮機１６の出口から、油分分離器１８を通らずに直接、弁２２または凝縮器３２へ流れる場合がある。
【０００９】
[0007]図示のように、油分分離器１８はヒートポンプシステム１０の低位箇所２０に配置される。すなわち、油分分離器１８は、圧縮機１６と弁２２との間で局所的に最も低い場所に配置される。したがって、液体の冷媒は、特にヒートポンプシステムが作動していないときには、自然流下によって油分分離器１８内へ排出することができる。前述のように、ヒートポンプシステム１０に空気が侵入する可能性を低減するために、低位箇所２０内の冷媒の圧力を監視して制御することが望ましい場合がある。
【００１０】
[0008]潤滑油が分離除去された後、冷媒は弁２２を通って凝縮器３２へ流れ、ここで冷媒は凝縮されて液相になる。凝縮器３２もまた、弁２２と過熱器６０との間でヒートポンプシステム１０の低位箇所４６に配置される。制御器３０は、所望するときに、凝縮器３２（すなわち、低位箇所４６）内に集められた液体の冷媒の加熱を制御するために用いることができる。図示のように、凝縮器３２は、冷却剤配管システム３６に接続された一束の管３４を含む。冷却剤配管システム３６は、冷却剤（例えば、水）を水源３８から水戻り部４０まで移送する。例えば、水源３８からの水は管３４を通って流れることができ、ここで水は冷媒から熱を吸収し、それによって、冷媒を凝縮させて液相にする。続いて、温められた水は水戻り部４０へ流れることができ、ここで、温められた水は、冷却塔などの下流の用途へ送られる。
【００１１】
[0009]凝縮した冷媒は凝縮器３２を出て、過熱器６０、弁６２、および計量装置(metering device)である温度膨張弁６４を通って流れる。膨張弁６４は、蒸発器６６に入る凝縮した冷媒の流量を計量し(metering)、蒸発器６６は冷媒を蒸発させて気相にする。しかしながら、特定の実施形態では、温度膨張弁６４を含まない場合がある。冷媒が凝縮器３２から蒸発器６６へ自由に流れることが望ましい場合がある。例えば、ＯＲＣシステムでは、温度膨張弁６４を設けずに、蒸発器６６と凝縮器３２との間に配置されたタービンを含むことができる。
【００１２】
[0010]図示のように、蒸発器６６もまた、膨張弁６４と過熱器６０または遮断弁７８との間でヒートポンプシステム１０の低位箇所６８に配置される。理解されるように、ヒートポンプシステム１０の通常作動中は、蒸発器６６の作動状態は冷媒を気相に保つことができる。しかしながら、ヒートポンプシステム１０が作動していないとき、冷媒の温度は徐々に下がり、その結果、冷媒は凝縮して液相になる。液体の冷媒は、自然流下によって蒸発器６６および低位箇所６８内へ流れることができる。やはりこの場合も、特にヒートポンプシステム１０が、（例えば、プロセスの不調によって短期間、または運転停止している長期間）作動していないときには、ヒートポンプシステム１０に空気が侵入する可能性を低減するために、低位箇所６８内の冷媒の圧力を監視して制御することが望ましい場合がある。
【００１３】
[0011]図示のように、蒸発器６６は、付加の冷却剤配管システム７２に接続された一束の管７０を含む。蒸発器６６の冷却剤配管システム７２は、凝縮器３２の冷却剤配管システム３６と同様である。すなわち、冷却剤配管システム７２は、冷却剤（例えば、水）を水源７４から管７０を通るように移送し、ここで水は冷媒に熱を取られ、それによって冷媒を蒸発させる。次いで、冷やされた水は水戻り部７６へ流れることができ、ここで冷やされた水は、空調機などの下流の用途へ送られる。
【００１４】
[0012]蒸発器６６からの蒸発した冷媒は過熱器６０内へ流れ、ここで蒸発した冷媒は、凝縮器３２からの凝縮した冷媒によって加熱される。次いで、過熱された冷媒は吸込弁７８を通って圧縮機１６へ流れ、ここでヒートポンプサイクルは本質的に再び始まることができる。ヒートポンプシステム１０の特定の実施形態では、過熱器６０を含まない場合があることに留意されたい。すなわち、蒸発した冷媒は蒸発器６６の出口から、過熱器６０を通らずに直接、吸込弁７８または圧縮機１６へ流れる場合がある。
【００１５】
[0013]図示のように、弁２２、６２、および７８を使って、ヒートポンプシステム１０を３つの区域８０、８２、および８４に分割することができる。区域８０、８２、および８４のそれぞれは、少なくとも１つの低位箇所（例えば、低位箇所２０、４６、および６８）を有して、自然流下によって液体の冷媒を集めるように設計される。油分分離器１８、凝縮器３２、および蒸発器６６はそれぞれ低位箇所２０、４６、および６８として示されているが、ヒートポンプシステム１０は、他の位置、例えば過熱器６０、圧縮機１６、またはヒートポンプシステム１０内の指定された他の液体ポケット、に低位箇所を設けて設計してもよい。例えば、冷媒配管システム１４は、自然流下によって液体の冷媒を集めるように設計されたＵ字形ポケットを含むことができる。制御器３０を使って、低位箇所２０、４６、および６８内の液体の冷媒の加熱を制御することができる。
【００１６】
[0014]図示のように、制御器３０は、液体の冷媒を加熱するためにロジックを実行する様々な構成部品を含む。具体的には、制御器３０は、低位箇所２０、４６、および６８内に集めた液体の冷媒の選択的加熱を可能にする命令を実行するために、１つまたは複数のプロセッサ８６および／またはメモリ８８などの他のデータ処理回路を含む。これらの命令はソフトウェアプログラムに符号化され、１つまたは複数のプロセッサ８６によって実行することができる。さらに、命令は、メモリ８８などの有形で非一時的な（すなわち、単なる信号ではない）コンピュータ読取可能な媒体に記憶することができる。
【００１７】
[0015]特定の実施形態では、様々な動作パラメータおよび閾値が符号化されメモリ８８内に記憶されて、１つまたは複数のプロセッサ８８によって後にアクセスすることができる。例えば、周囲圧力センサ９０は、ヒートポンプシステム１０周りの周囲圧力を検出することができる。プロセッサ８６は周囲圧力に基づいて閾圧力(threshold pressure)を計算することができ、閾圧力はメモリ８８内に記憶されて、低位箇所２０、４６、および６８を加熱するために後に使うことができる。これは、下記でより詳細に説明する。制御器３０は、区域８０、８２、および８４それぞれの中の液体の冷媒の加熱を独立して制御することができる。特定の実施形態では、周囲圧力センサ９０を含まない場合があることに留意されたい。理解されるように、大気圧の変動は冷媒システム内の圧力変動に比べて小さい。したがって、大気圧は一定と見なすことができ、それによって、制御器３０は周囲圧力センサ９０なしに動作することができる。しかしながら、高い標高にあるヒートポンプシステムなどの特定の実施形態では、周囲圧力センサ９０は望ましい場合があり、圧力閾値はそれに従って調節することができる。
【００１８】
[0016]図２は、弁７８と弁２２との間のヒートポンプシステム１０の区域８０を示す。弁７８および２２は、区域８０をヒートポンプシステム１０の残りの区域から絶縁するために閉じることができる。前述のように、液体の冷媒は油分分離器１８（すなわち、低位箇所２０）内に集められ、特にヒートポンプシステム１０が作動していないときには油で希釈される場合がある。区域８０に空気が侵入する可能性を低減するために、油分分離器１８内に集められた油と液体の冷媒の混合物を加熱することは望ましい場合がある。したがって、熱源（例えば、電気加熱器または加熱コイル２６）が油分分離器１８に接続される。図示のように、加熱コイル２６は、油と液体の冷媒の混合物の溜り部２８内に沈められており、加熱コイル２６はこの混合物に直接、熱を供給することができる。特定の実施形態では、追加の、または代替の加熱源を使って混合物を加熱することができる。例えば、油分分離器１８の外側に接続されたヒートトレース４８（例えば、蒸気トレースまたは電気トレース）は油分分離器１８を加熱することができ、それによって、油分分離器１８内の液体の冷媒を加熱する。
【００１９】
[0017]制御器３０は、区域８０の作動状態（例えば、圧力）に基づいて、加熱コイル２６、ヒートトレース４８、または両方を使って油分分離器１８の加熱を選択的に可能にすることができる。図示のように、圧力センサ２４は油分分離器１８に接続される。圧力センサ２４は、冷媒圧力の示度として油分分離器１８内の圧力を検出する。現在考えられる実施形態では、制御器３０は圧力センサ２４からの検出された圧力をメモリ８８内に記憶された閾圧力と比較して、油と液体の冷媒の混合物を加熱することが望ましいかどうかを判定することができる。例えば、検出された圧力が閾圧力より低いとき、区域８０に空気が侵入する可能性を低減するために、加熱コイル２６、ヒートトレース４８、または両方が冷媒と油の混合物を加熱することを、制御器３０は選択的に可能にする。特定の実施形態では、閾圧力は周囲圧力に少なくとも部分的に基づくことができ、周囲圧力は、一定と見なすことができる、または周囲圧力センサ９０によって検出することができる。例えば、閾圧力は周囲圧力のおおよそ１００から３００パーセントの間、１１０から２５０パーセントの間、１５０から２００パーセントの間、およびこれらの間のすべての部分範囲とすることができる。
【００２０】
[0018]制御器３０は、上記の圧力ベースの制御アルゴリズムに加えて、液体の冷媒と油の混合物を加熱するために様々なロジックを実行することができる。例えば、制御器３０は、冷媒の温度、ヒートポンプシステム１０が作動していなかった時間、またはそれらの組合せに基づいて、加熱コイル２６、ヒートトレース４８、または両方を選択的に作動させることができる。温度ベースおよび時間ベースの制御アルゴリズムは、図３および４を参照してより詳細に説明される。
【００２１】
[0019]図３ａおよび３ｂは、弁２２と弁６２との間の区域８２を示す。弁２２および６２は、区域８２をヒートポンプシステム１０の残りの区域から絶縁するために閉じることができる。特定の実施形態では、弁６２は、（図３ｂに示すように）図３ａの弁６２より低い位置にすることができる。その高さは、弁６２を閉じたときに、過熱器６０および配管システム内にたまる冷媒の量に影響を及ぼす場合がある。これに加えて、またはこれに代えて、図３ｂにも示すように、バイパス弁８３によって、冷媒が過熱器６０をバイパスすることができる。
【００２２】
[0020]やはりこの場合も、凝縮器３２は低位箇所４６に配置されるので、液体の冷媒は自然流下によって凝縮器３２内に集まる。しかしながら、特定の実施形態では、過熱器６０からの冷媒は、「ネック」効果により凝縮器３２に流れない場合がある。例えば、過熱器６０は、１つまたは複数のじゃま板を有する多管円筒形熱交換器の場合があり、ヒートポンプシステム１０が作動していないとき、じゃま板は凝縮した冷媒を保持する場合がある。これに加えて、またはこれに代わって、液体（例えば、凝縮した冷媒）の静圧ヘッドは過熱器６０内の液位を保つ場合がある。それでも、後述のように、凝縮器３２は一般に、ヒートポンプシステム１０内の圧力制御を可能にする十分な液位となっている。
【００２３】
[0021]ヒートポンプシステム１０の通常作動中は、液体の冷媒の圧力は一般に十分高く（例えば、周囲圧力より高く）、ヒートポンプシステム１０に空気が侵入する可能性は低い。しかしながら、ヒートポンプシステム１０が作動していないときに、特に周囲温度が低い環境では、液体の冷媒の温度および圧力は徐々に下がる場合がある。したがって、区域８２に空気が侵入する可能性を低減するために、凝縮器３２内に集まる液体の冷媒を加熱することが望ましい場合がある。
【００２４】
[0022]熱は様々な熱源から供給することができる。例えば、凝縮器３２の外側に接続されたヒートトレース４８は、凝縮器３２に熱を供給することができ、それによって、凝縮器３２内の液体の冷媒を加熱する。これに加えて、またはこれに代えて、冷却剤配管システム３６からの水が凝縮器３２（すなわち、低位箇所４６）内の液体の冷媒を加熱することができる。例えば、水は水源３８から管３４を通って流れて、液体の冷媒に熱を放出することができる。言い換えれば、熱源には伝熱流体（例えば、水）を含むことができる。
【００２５】
[0023]図示のように、冷却剤配管システム３６はまた、制御弁４２および４４を含み、これらの制御弁は、水源３８と水戻り部４０との間の水の流路に沿って配置される。制御弁４２および４４は、選択的に、水の凝縮器３２への流れを可能にする、または遮断することができる。例えば、凝縮器３２の管３４の保守を行うために制御弁４２および４４を閉じることが望ましい場合がある。一方、制御器３０は、水が凝縮器３２へ流れることができるように制御弁４２および４４を開放することができる。特定の実施形態では、制御器３０は、凝縮器の管３４を通る水の流量を増大させるために、ポンプ９２を始動させて、それによって、液体の冷媒を加熱する速度を増大することができる。
【００２６】
[0024]現在考えられる実施形態では、冷却剤配管システム３６内の水の温度を上昇させることが望ましい場合があり、それは、低位箇所４６内の液体の冷媒をより速く加熱することを可能にする。このために、冷却剤配管システムは、ポンプ５０および熱源（例えば、電気加熱器５２）を含む。電気加熱器５２は水を温め、ポンプ５０は水を凝縮器３２の管３４を通すように移送する。特定の実施形態では、制御器３０は制御弁４２および４４を閉じて、水を電気加熱器５２と管３４の間の連続した閉回路５４を通って再循環させることができる。水を連続して再循環および加熱することは、冷却剤配管閉回路３６の効率を上昇させ、ヒートポンプシステム１０の水の消費を低減する。
【００２７】
[0025]圧力センサ５６が凝縮器３２に接続され、その結果、制御器３０が前述の圧力ベースの制御アルゴリズムを実行することができる。すなわち、制御器３０は、圧力センサ５６によって検出された圧力に基づいて、凝縮器内の冷媒を加熱するために、ヒートトレース４８、冷却剤配管システム３６、または両方を選択的に作動させることができる。図示のように、制御器は圧力センサ５６、ならびにヒートトレース４８、ポンプ５０、および電気加熱器５２に通信可能に接続される。他の実施形態では、追加の、または代替の源（例えば、加熱コイル）を使うことができることに留意されたい。
【００２８】
[0026]制御器３０は、上記の圧力ベースの制御アルゴリズムに加えて時間ベースの制御アルゴリズムを実行することができる。例えば、ヒートポンプシステム１０がある時間、作動していなかった場合、制御器３０は、冷却剤配管システム３６からの水が凝縮器３２内の液体の冷媒を加熱することを可能にする。具体的には、制御器３０は、水が凝縮器３２の管３４を通って流れることができるように制御弁４２および４４を開放してポンプ９２を始動させることができる。水を流すと、液体の冷媒の温度および圧力を上昇させることができる。しかしながら、ある時間が経った後、冷媒圧力がまだ閾圧力より低ければ、上記のように、制御器３０は、水を連続した閉回路５４を通って再循環させることができる。すなわち、制御器３０は、制御弁４２および４４を閉じることに続いて電気加熱器５２およびポンプ５０を作動させる。電気加熱器５２は水の温度を上昇させ、それによって、液体の冷媒を加熱する速度を上昇させる。
【００２９】
[0027]特定の実施形態では、制御器３０は、水の温度に基づいて、水を連続した閉回路５４を通って再循環させることができる（すなわち、温度ベースの制御）。図示のように、温度センサ５８は冷却剤配管システム３６に接続される。温度センサ５８は、冷却剤配管システム３６の連続した閉回路５４内の水の温度を検出する。検出された温度が閾温度より低い場合、水の温度を上昇させて液体の冷媒をより速く加熱することが望ましい場合がある。このように、制御器３０は、検出された温度が閾温度より低いとき、水を連続した閉回路５４を通って再循環させることができる。閾温度は、液体の冷媒の飽和温度に少なくとも部分的に基づくことができる。
【００３０】
[0028]図４は、弁６２と弁７８との間の区域８４、ならびに冷却剤配管システム７２を示す。蒸発器６６の冷却剤配管システム７２は、凝縮器３２の冷却剤配管システム３６と同様である。すなわち、冷却剤配管システム７２は、選択的に、水が蒸発器６６の管７０を通って流れるのを遮断する、または可能にするために制御弁９４および９６を含む。加えて、冷却剤配管システム７２は、ポンプ１００および電気加熱器１０２を有する再循環閉回路９８を含む。さらに、冷却剤配管システム７２は、上記の圧力ベース、温度ベース、または時間ベースの制御アルゴリズム、あるいは任意のそれらの組合せを実行するために、ポンプ１０４、圧力センサ１０６、および温度センサ１０８を含む。圧力閾値、温度閾値、または制御アルゴリズムの他のパラメータは、冷却剤配管システム３６と冷却剤配管システム７２との間では変わり得ることに留意されたい。例えば、冷却剤配管システム７２の圧力閾値は、冷却剤配管システム３６の圧力閾値より高くすることができる。
【００３１】
[0029]図５は、ヒートポンプシステム１０の低位箇所２０、４６、６８内の圧力を制御する方法１１０の実施形態を示す。圧力センサ２４、５６、および１０６は、各低位箇所２０、４６、および６８の圧力を検出することができる（ブロック１１２）。制御器３０は、検出された圧力が閾圧力より低いかどうかを判定することができる（ブロック１１４）。特定の実施形態では、閾圧力は、想定した（例えば、一定の）周囲圧力、または周囲圧力センサ９０によって検出された周囲圧力に基づくことができる。さらに、閾圧力は制御器３０のメモリ８８内に記憶することができる。検出された圧力が閾圧力より低い場合、制御器３０は、熱源（例えば、冷却剤配管システム３６および７２からの水、ヒートトレース４８、加熱コイル２６、またはこれらの任意の組合せ）を使って、低位箇所２０、４６、６８内に集められた液体の冷媒の加熱を可能にすることができる（ブロック１１６）。ある時間が経った後、圧力センサ２４、５６、および１０６は、各低位箇所の圧力を再検出することができる（ブロック１１８）。次いで、制御器３０は、検出された圧力が閾圧力より低いかどうかを再判定することができる（ブロック１２０）。検出された圧力がまだ閾圧力より低い場合、制御器３０は、追加の熱源（例えば、電気加熱器５２および１０２）からの加熱を可能にすることができる（ブロック１２２）。検出された圧力が閾圧力より高いか等しければ、プロセスは本質的に再び始まることができる。
【００３２】
[0030]本発明の特定の特徴および実施形態のみを図示し、説明してきたが、当業者は、特許請求の範囲に記載された主題の新規な教示および利点から実質的に逸脱せずに、多くの修正および変更（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値（例えば、温度、圧力など）、取り付け配置、材料の使用、色、方向などの変更）を思いつくであろう。任意のプロセスまたは方法のステップの順番または順序を、代替の実施形態にしたがって変更し、または再順序付けすることができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に当てはまるようなすべての修正および変更を包含するように意図されていることを理解されたい。さらに、例示的な実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施のすべての特徴が記載されていない場合がある（すなわち、本発明を実施するための現在考えられる最良の態様に無関係なもの、または特許請求される発明を可能にするのに無関係なもの）。任意のこのような実際の実施の開発においては、あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトと同様に、実施固有の多くの決定がなされ得ることを認識すべきである。このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する場合があるが、それでもなお、過度の実験なしで本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、それは、設計、製作、および製造の定常作業であろう。
【図１】
2016503485.tif 000003
【図２】
2016503485.tif 000004
【図３ａ】
2016503485.tif 000005
【図３ｂ】
2016503485.tif 000006
【図４】
2016503485.tif 000007
【図５】
2016503485.tif 000008
【国際調査報告】
2016503485.tif 000009
2016503485.tif 000010
2016503485.tif 000011
2016503485.tif 000012
2016503485.tif 000013