(57)【要約】  本開示は、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム（１４）であって、冷媒ループと、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体をパージするように構成されたパージシステム（８０）とを含む暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム（１４）に関する。パージシステムは蒸発器（３８）から第１冷媒フローを引き出すように構成された液体ポンプ（８４）と、液体ポンプから第１冷媒フローを受けるとともに第１冷媒フローの温度を低下させるように構成された制御可能膨張弁（８６）と、パージコイル（１０８）を含むパージ熱交換器（８８）とを含む。パージコイルは制御可能膨張弁から第１冷媒フローを受けるように構成され、パージ熱交換器の室は、コンデンサ（３４）から非凝縮性気体と第２冷媒フローとの混合物を引き出すように構成され、パージ熱交換器は、第１冷媒フローを用いて第２冷媒フローから非凝縮性気体を分離するように構成される。
2020531785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループに沿って配置された圧縮器であって、前記圧縮器が、冷媒を前記冷媒ループを通じて循環させるように構成される圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置された蒸発器であって、前記蒸発器が前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成される、蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されたコンデンサであって、前記コンデンサが前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成される、コンデンサと、
前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体をパージするように構成されたパージシステムであって、前記パージシステムが、
前記蒸発器から第１冷媒フローを引き出すように構成された液体ポンプと、
前記液体ポンプから前記第１冷媒フローを受けるとともに前記第１冷媒フローの温度を低下させるように構成された制御可能膨張弁と、
パージコイルを含むパージ熱交換器であって、前記パージコイルが前記制御可能膨張弁から前記第１冷媒フローを受けるように構成され、前記パージ熱交換器の室が前記コンデンサから前記非凝縮性気体と第２冷媒フローとを含む混合物を引き出すように構成され、前記パージ熱交換器が、前記混合物の前記非凝縮性気体を前記混合物の前記第２冷媒フローから前記第１冷媒フローを用いて分離するように構成される、パージ熱交換器と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項２】
ＨＶＡＣ＆Ｒシステムが、前記パージコイルから前記第１冷媒フローを受けるように構成されたイジェクタを含み、前記イジェクタが前記コンデンサからの前記第２冷媒フローを用いて第１冷媒フローの圧力を上昇させるように構成される、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項３】
前記蒸発器が、前記イジェクタから排出された前記第２冷媒フロー及び前記第１冷媒フローを受けるように構成される、請求項２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項４】
前記パージシステムが、前記パージ熱交換器から前記混合物の前記非凝縮性気体を取り除くように構成されたポンプをさらに含む、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項５】
前記パージシステムが、前記液体ポンプから前記制御可能膨張弁へ前記第１冷媒フローを流すように構成された導管をさらに含み、１つ又は複数の熱電組立体が、前記導管に結合されるとともに、前記導管を通って流れる前記第１冷媒フローから熱エネルギーを取り除くように構成される、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項６】
前記１つ又は複数の熱電組立体の各熱電組立体が、電力勾配を熱勾配に変換することにより前記第１冷媒フローの熱エネルギーを取り除くように構成される、請求項５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項７】
前記パージシステムが、前記パージ熱交換器から前記混合物を受けるように構成された１つ又は複数の吸着室をさらに含み、前記１つ又は複数の吸着室の各吸着室が、前記混合物の前記第２冷媒フローから前記混合物の前記非凝縮性気体を分離するように構成される、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項８】
前記１つ又は複数の吸着室が、前記混合物の前記非凝縮性気体を大気中へ放出するとともに前記混合物の前記第２冷媒フローを前記蒸発器へ流すように構成される、請求項７に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項９】
前記液体ポンプが、フラッシュタンクを通じて前記蒸発器から前記第１冷媒フローを引き出すように構成され、前記蒸発器から引き出された前記第１冷媒フローが冷媒液体と冷媒蒸気とを含み、前記フラッシュタンクが前記冷媒蒸気から前記冷媒液体を分離するように構成される、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１０】
前記フラッシュタンクが、前記冷媒液体を前記液体ポンプに流すとともに冷媒蒸気を前記蒸発器に流すように構成される、請求項９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１１】
前記パージ熱交換器が、前記混合物の前記第２冷媒フローを前記コンデンサ、前記蒸発器、又は両方に流すように構成される、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１２】
暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、冷媒を前記冷媒ループを通じて循環させるように構成された圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成された蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成されたコンデンサと、
前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、前記パージシステムが、
前記蒸発器から引き出された前記冷媒の第１冷媒フローを用いて前記コンデンサから引き出された混合物を分離するように構成されたパージ熱交換器であって、前記混合物が前記コンデンサからの前記ＮＣＧと前記冷媒の第２冷媒フローとを含み、前記混合物の分離が前記第２冷媒フローから前記ＮＣＧを分離することを含む、パージ熱交換器と、
前記第２冷媒フローから熱エネルギーを取り除くように構成された１つ又は複数の熱電組立体と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項１３】
前記パージシステムが、液体ポンプであって、前記蒸発器から前記第１冷媒フローを引き出すとともに前記第１冷媒フローを前記１つ又は複数の熱電組立体を通じて前記パージ熱交換器へ押すように構成された液体ポンプをさらに含む、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１４】
前記パージシステムが、前記第１冷媒フローを前記液体ポンプから前記パージ熱交換器へ流すように構成された導管をさらに含み、前記１つ又は複数の熱電組立体が前記導管へ結合される、請求項１３に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の熱電組立体の各熱電組立体が、
前記熱電組立体を前記導管に結合するように構成された熱ペーストと、
前記熱ペーストに結合されるとともに電力勾配を熱勾配に変換することにより前記第１冷媒フローから熱エネルギーを取り除くように構成された熱電組立体と、
前記熱電組立体に結合されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに結合されたファンと
を含む、請求項１４の請求項に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１６】
前記パージ熱交換器が前記第１冷媒フローを受けるように構成された前記パージコイルを含む、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１７】
前記パージシステムが前記パージ熱交換器から前記ＮＣＧを取り除くように構成されたポンプをさらに含む、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１８】
前記パージ熱交換器が前記第２冷媒フローを前記コンデンサ、前記蒸発器、又は両方に流すように構成される、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項１９】
前記パージシステムが、前記パージ熱交換器から前記混合物の少なくとも一部を受けるように構成された１つ又は複数の吸着室をさらに含み、前記１つ又は複数の吸着室が、前記第２冷媒フローを吸着することにより前記ＮＣＧから前記第２冷媒フローを分離するように構成される、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２０】
暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、冷媒を前記冷媒ループを通じて循環させるように構成された圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成された蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されるとともに、前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成されたコンデンサと、
前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、前記パージシステムが、
前記蒸発器から引き出された前記冷媒の第１冷媒フローを用いて前記コンデンサから引き出された混合物を分離するように構成されたパージ熱交換器であって、前記混合物が前記コンデンサからの前記ＮＣＧと前記冷媒の第２冷媒フローとを含み、前記混合物の分離が前記第２冷媒フローから前記ＮＣＧを分離することを含むパージ熱交換器と、
前記パージ熱交換器から前記ＮＣＧを受けるように構成された１つ又は複数の吸着室であって、前記１つ又は複数の吸着室が残りの冷媒から前記ＮＣＧを分離するように構成される吸着室と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項２１】
前記１つ又は複数の吸着室の各々が、改質材料であって、前記残りの冷媒を吸着するとともに前記ＮＣＧが前記１つ又は複数の吸着室を通過することを可能にするように構成された改質材料を含む、請求項２０に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２２】
前記１つ又は複数の吸着室の各々が、前記改質材料から前記残りの冷媒を放出するために前記改質材料を加熱するように構成された加熱器を含む、請求項２１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２３】
前記蒸発器が前記１つ又は複数の吸着室から前記残りの冷媒を受けるように構成される、請求項２０に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２４】
前記１つ又は複数の吸着室が前記ＮＣＧを前記大気中へ放出するように構成される、請求項２０に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２５】
前記パージシステムが、
前記パージ熱交換器から前記ＮＣＧを引き出すように構成されたポンプであって、前記１つ又は複数の吸着室が前記ポンプから前記ＮＣＧを受けるように構成されたポンプと、
前記蒸発器から前記第１冷媒フローを引き出すように構成された液体ポンプと、
前記液体ポンプから前記第１冷媒フローを受けるとともに前記第１冷媒フローの圧力を低下させるように構成された制御可能膨張弁と、
前記制御可能膨張弁から前記第１冷媒フローを受けるように構成された前記パージ熱交換器のパージコイルであって、前記パージ熱交換器の室が、前記混合物が前記パージコイル内の前記第１冷媒フローと熱を交換することを可能にするパージコイルと
をさらに含む、請求項２０に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２６】
前記パージシステムが、電力勾配を熱勾配に変換することにより前記液体ポンプを出る前記第１冷媒フローから熱エネルギーを取り除くように構成された１つ又は複数の熱電組立体をさらに含む、請求項２５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２７】
暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
蒸気圧縮システムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、
前記蒸気圧縮システムのコンデンサから蒸気冷媒と前記ＮＣＧとを含む混合物を引き出すように構成されたポンプと、
前記混合物の前記蒸気冷媒を凝縮させるとともに前記蒸気冷媒から前記混合物の前記ＮＣＧを分離するために、前記ポンプから前記混合物を受けるとともに前記混合物を前記蒸気圧縮システムから引き出された冷媒フローと熱交換関係に置くように構成されたパージ熱交換器と
を含むパージシステムを含み、
前記ポンプが、前記パージ熱交換器からの前記ＮＣＧのフローを前記大気中へ前記ＮＣＧと前記大気との間の圧力差を介して誘導するために、前記混合物の圧力を上昇させるように構成される、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。
【請求項２８】
液体ポンプであって、前記蒸気圧縮システムから前記冷媒フローを引き出すとともに前記冷媒フローを前記パージ熱交換器に提供するように構成された液体ポンプを含む、請求項２７に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項２９】
前記パージ熱交換器が直接接触熱交換器である、請求項２８に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項３０】
ＨＶＡＣ＆Ｒシステムが、前記蒸気圧縮システムの冷媒ループから前記パージ熱交換器へ延在する導管に沿って配置された膨張デバイスを含み、前記導管及び前記膨張デバイスが前記冷媒フローを前記パージ熱交換器に供給するように構成される、請求項２７に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項３１】
前記膨張デバイスが、前記冷媒フローのフローを、前記パージ熱交換器を通り、前記冷媒フローと前記蒸気圧縮システムの蒸発器との間の第２圧力差を介して前記蒸気圧縮システムへ戻るように誘導するために前記冷媒フローの圧力を低下させるように構成される、請求項３０に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【請求項３２】
前記パージ熱交換器から前記冷媒フローを引き出すとともに前記冷媒フローを前記蒸気圧縮システムの蒸発器に向けるように構成されたイジェクタを含む、請求項２７に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は概して、空調及び冷凍用途のためのパージ用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
チラーシステム、又は蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システムの作動と関連する異なる温度及び圧力への露出に応じて蒸気、液体、及びこれらの組合せの間での相を変化させる冷媒などの作動流体を用いる。低圧チラーシステムにおいて、低圧チラーシステムのいくつかのコンポーネントは周囲の大気よりも低い圧力で作動する。圧力差を原因として、非凝縮性気体（ＮＣＧ）、例えば周囲の空気はこれらの低圧コンポーネント内へ移行することができ、このことは低圧チラーシステムにおける非効率を引き起こし得る。したがって、低圧チラーシステムからは、より効果的に作動するためにＮＣＧがパージされ得る。しかしながら、ＮＣＧを取り除くために使用される従来のパージシステムはコストがかかり得るとともに過剰な補修管理を必要とすることがあり、非効率であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の実施形態において、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置された圧縮器と、冷媒ループに沿って配置された蒸発器と、冷媒ループに沿って配置されたコンデンサとを含む。圧縮器は、冷媒を冷媒ループを通じて循環させるように構成され、蒸発器は冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成され、コンデンサは冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成される。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムはまた、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムを含む。パージシステムは、蒸発器から第１冷媒フローを引き出すように構成された液体ポンプと、液体ポンプから第１冷媒フローを受けるとともに第１冷媒フローの温度を低下させるように構成された制御可能膨張デバイスと、パージ熱交換器とを含む。パージ熱交換器はパージコイルを含む。パージコイルは、制御可能膨張デバイスから第１冷媒フローを受けるように構成され、パージ熱交換器の室は、コンデンサから非凝縮性気体と第２冷媒フローとを含む混合物を吸い込むように構成され、パージ熱交換器が、混合物の非凝縮性気体を混合物の第２冷媒フローから第１冷媒フローを用いて分離するように構成される。
【０００４】
別の本開示の実施形態において、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置された圧縮器と、冷媒ループに沿って配置された蒸発器と、冷媒ループに沿って配置されたコンデンサとを含む。圧縮器は、冷媒を冷媒ループを通じて循環させるように構成され、蒸発器は冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成され、コンデンサは冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成される。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムはまた、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムを含む。パージシステムは、蒸発器から引き出された冷媒の第１冷媒フローを用いてコンデンサから引き出された混合物を分離するように構成されたパージ熱交換器を含む。混合物はコンデンサからのＮＣＧと冷媒の第２冷媒フローとを含む。混合物の分離は第２冷媒フローからＮＣＧを分離することを含む。パージシステムはまた、第２冷媒フローから熱エネルギーを取り除くように構成された１つ又は複数の熱電組立体を含む。
【０００５】
別の本開示の実施形態において、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置された圧縮器と、冷媒ループに沿って配置された蒸発器と、冷媒ループに沿って配置されたコンデンサとを含む。圧縮器は、冷媒を冷媒ループを通じて循環させるように構成され、蒸発器は冷媒を第１冷却流体と熱交換関係に置くように構成され、コンデンサは冷媒を第２冷却流体と熱交換関係に置くように構成される。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムはまた、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムを含む。パージシステムは、コンデンサから冷媒とＮＣＧとを含む混合物を受けるように構成されるとともにＮＣＧから冷媒を分離するように構成された１つ又は複数の吸着室を含む。パージシステムはまた、コンデンサから混合物を引き出すように構成されたポンプを含む。
【０００６】
さらなる本開示の実施形態において、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、蒸気圧縮システムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムを含む。パージシステムは、蒸気圧縮システムのコンデンサから蒸気冷媒とＮＣＧとの混合物を引き出すように構成されたポンプを含む。パージシステムは、混合物の蒸気冷媒を凝縮させるとともに蒸気冷媒から混合物のＮＣＧを分離するために、ポンプから混合物を受けるとともに混合物を蒸気圧縮システムから引き出された冷媒フローと熱交換関係に置くように構成されたパージ熱交換器をさらに含む。ポンプは、パージ熱交換器からのＮＣＧのフローを大気中へＮＣＧと大気との間の圧力差を介して誘導するために、混合物の圧力を上昇させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の態様による、商業的環境において加熱、通気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ：ｈｅａｔｉｎｇ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ａｎｄ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）システムを使用し得る建物の実施形態の斜視図である。
【図２】本開示の態様によるＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の斜視図である。
【図３】本開示の態様による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図４】本開示の態様による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図５】本開示の態様による図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図６】本開示の態様による図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図７】本開示の態様による図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図８】本開示の態様による図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【図９】本開示の態様による図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の実施形態は、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムにおけるパージの効率を向上させ得るパージシステムを含む。例えば、特定の低圧ＨＶＡＣ＆Ｒシステムにおいて、蒸発器は、蒸発器と大気との間の圧力差を原因として大気から非凝縮性気体（ＮＣＧ）、例えば周囲の空気を吸い込み得る。ＮＣＧはＨＶＡＣ＆Ｒシステムを通って移動して最終的にコンデンサ内に集まり得る。ＮＣＧはＨＶＡＣ＆Ｒシステムの性能全体にとって有害であり得るため、除去されるべきである。したがって、本明細書において開示される実施形態はＨＶＡＣ＆ＲシステムからＮＣＧを効率的にパージし得る。この目的のために、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、パージシステムであって、冷媒の第１フローを蒸発器から追加的な熱交換器へと導くことができ、次いで、ＮＣＧを冷媒の第２フローから分離するために冷媒の第２フローを凝縮させることにより、コンデンサ内に堆積しているＨＶＡＣ＆Ｒシステムの冷媒の第２フローからＮＣＧを分離するために冷媒の第１フローを用い得るパージシステムを含み得る。その後、ＮＣＧは大気へ送り出され得るか別の方法で放出され得る。追加的に、又は代替形態において、パージシステムは、ＨＶＡＣ＆ＲシステムからＮＣＧをパージするための追加的な熱交換器に加えて１つ又は複数の他のシステムを用い得る。例えば、パージシステムはまた、１つ又は複数の熱電組立体及び／又は吸着室を用い得る。具体的には、１つ又は複数の熱電組立体は、追加的な熱交換器内の熱交換プロセスを助けるために蒸発器から導かれる冷媒の温度を低下させるのに役立ち得る。さらに、１つ又は複数の吸着室は、冷媒を吸着するとともにＮＣＧがＨＶＡＣ＆Ｒシステムから流出することを可能にする、冷媒のための電気化学的親和性を備えた吸着性材料を用いることによりＮＣＧから冷媒を濾過し得る。さらに、特定の実施形態において、パージシステムは、コンデンサからＮＣＧ及び冷媒の第２フローを引き出すとともにＮＣＧ及び冷媒の第２フローを追加的な熱交換器へ送達するために蒸気ポンプを用い得る。すなわち、蒸気ポンプは、ＮＣＧ及び冷媒の第２フローの圧力を、それが追加的な熱交換器へ送達される際に上昇させ得る。圧力がより高いことを原因として、冷媒の第２フローは追加的な熱交換器内でより高い温度で凝縮させることができ、それによりパージシステムへの負荷を低減する。
【０００９】
ここで図面に目を向けると、図１は、典型的な商業的環境のための建物１２における、加熱、通気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０のための環境の実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷却された液体を供給する蒸気圧縮システム１４を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を加熱するために温かい液体を供給するためのボイラー１６と、空気を建物１２を通して循環させる空気分配システムとを含み得る。空気分配システムはまた、空気還流ダクト１８、空気供給ダクト２０、及び／又は空気ハンドラー２２を含み得る。いくつかの実施形態において、空気ハンドラー２２は、ボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４へ導管２４により接続された熱交換器を含み得る。空気ハンドラー２２における熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の作動モードに依存して、加熱された液体をボイラー１６から受けることができるか、冷却された液体を蒸気圧縮システム１４から受けることができるかのいずれかである。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、個別の空気ハンドラーが建物１２の各フロアにある状態で示されているが、他の実施形態において、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラー２２及び／又は他のコンポーネントを含み得る。
【００１０】
図２及び３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０において用いることができる蒸気圧縮システム１４の実施形態である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２で開始する回路を通って冷媒を循環させ得る。回路はまた、コンデンサ３４と、膨張バルブ又はデバイス３６と、液体チラー又は蒸発器３８とを含んでもよい。蒸気圧縮システム１４は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、及び／又はインターフェイスボード４８を有する制御パネル４０（例えば、コントローラ）をさらに含み得る。
【００１１】
蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用され得る流体のいくつかの例は、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、例えば、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ヒドロフルオロ−オレフィン（ＨＦＯ）、「天然」冷媒、例えばアンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４、又は炭化水素系冷媒、水蒸気、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒、又は他の任意の好適な冷媒である。いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ−１３４ａなど中圧冷媒又はＲ−４１０Ａなど高圧冷媒に対して低圧冷媒とも呼ばれる、１大気圧でセ氏約０度すなわちカ氏３２度以上の標準沸点を有する冷媒を効率的に用いるように構成され得る。本明細書で使用される際、「標準沸点」は、１気圧で計測された沸点温度と呼ばれ得る。
【００１２】
いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動装置（ＶＳＤ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｓｐｅｅｄ  ｄｒｉｖｅ）５２、モータ５０、圧縮器３２、コンデンサ３４、膨張バルブ又はデバイス３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ又は複数を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動することができ、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２により動力供給されてもよい。特定の実施形態において、圧縮器３２は磁気ベアリングを用い得る。ＶＳＤ５２は、ＡＣ電源からの特定の固定された線間電圧及び固定された線間周波数を有する交流（ＡＣ）電力を受け、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に供給する。他の実施形態において、モータ５０は、ＡＣ又は直流（ＤＣ）電源から直接的に動力供給されてもよい。モータ５０は、ＶＳＤにより、又はＡＣ若しくはＤＣ電源、例えばスイッチ式リラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ、又は別の好適なモータから直接的に動力供給され得る任意のタイプの電気モータを含み得る。
【００１３】
圧縮器３２は冷媒蒸気を圧縮するとともに、蒸気を排出路を通じてコンデンサ３４へ送達する。いくつかの実施形態において、圧縮器３２は、遠心圧縮器であってもよい。圧縮器３２によりコンデンサ３４へ送達された冷媒蒸気は、熱をコンデンサ３４における冷却液（例えば水又は空気）に伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却液との熱伝熱の結果として、コンデンサ３４において冷媒液へと凝結し得る。コンデンサ３４からの冷媒液体は、膨張デバイス３６を通って蒸発器３８へ流れ得る。図３の図示の実施形態において、コンデンサ３４は、水で冷却されるとともに、冷却液をコンデンサへ供給する冷却タワー５６へ接続されたチューブ束５４を含む。
【００１４】
蒸発器３８に送達される冷媒液体は、コンデンサ３４において使用された冷却液と同じであっても無くてもよい別の冷却液からの熱を吸収することができる。蒸発器３８における冷媒液体は、冷媒液体から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の図示された実施形態に示されるとおり、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓと還流ライン６０Ｒとを有するチューブ束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却液（例えば水、エチルグリコール、塩化カルシウム塩水、塩化ナトリウム塩水、又は他の任意の好適な流体）は、還流ライン６０Ｒを介して蒸発器３８へ入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、チューブ束５８における冷却液の温度を、冷媒との熱伝熱を介して低下させ得る。蒸発器３８におけるチューブ束５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブ束を含み得る。いずれの場合も、冷媒蒸気は蒸発器３８を出て、吸引ラインにより圧縮器３２へ戻り、サイクルを完了する。
【００１５】
図４は、中間回路６４がコンデンサ３４と膨張デバイス３６との間に組み込まれた蒸気圧縮システム１４の概略図である。中間回路６４は、コンデンサ３４へ直接的に流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態において、入口ライン６８は、コンデンサ３４へ間接的に流体接続され得る。図４の図示された実施形態に示されるとおり、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置付けられた第１膨張デバイス６６を含む。いくつかの実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えばフラッシュ中間冷却器）であってもよい。他の実施形態において、中間容器７０は、熱交換器又は「サーフェスエコノマイザー（ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）」として構成され得る。図４に示された実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用され、第１膨張デバイス６６は、コンデンサ３４から受け取った冷媒液体の圧力を低める（膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中に、液体の一部が蒸発してもよく、したがって、中間容器７０は、蒸気を、第１膨張デバイス６６から受け取った液体から分離するのに使用され得る。追加的に、中間容器７０は、中間容器７０に入るときに冷媒液体が受ける圧力低下を理由として、（例えば、中間容器７０に入るときに受ける、容積が急速に増大することを原因として）冷媒液体のさらなる膨張を提供し得る。中間容器７０における蒸気は、圧縮器３２の吸引ライン７４を通って圧縮器３２により引き込まれ得る。他の実施形態において、中間容器における蒸気は、圧縮器３２の中間ステージ（例えば吸引ステージではない）へ引き込まれ得る。中間容器７０において集まる液体は、膨張デバイス６６及び／又は中間容器７０における膨張を理由としてコンデンサ３４を出る冷媒液体より低いエンタルピーであり得る。中間容器７０からの液体は、次いで、ライン７２内を、第２膨張デバイス３６を通って、蒸発器３８へ流れ得る。
【００１６】
いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４が作動中であるときは、蒸発器３８は周囲圧力未満の圧力で機能し得る。したがって、ＮＣＧは蒸発器３８内へ引き込まれ得るとともに圧縮器３２を通って移動してコンデンサ３４において集まり得る。これらのＮＣＧは蒸気圧縮システム１４を非効率に作動させ得る。したがって、蒸気圧縮システム１４は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするための特徴を含み得る。
【００１７】
例えば、図５において見られるとおり、蒸気圧縮システム１４は、パージシステム８０を含み得る。パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からの冷媒を用いることによりＮＣＧ、例えば周囲の空気を蒸気圧縮システム１４から取り除くように構成される。この目的のために、特定の実施形態において、パージシステム８０は、フラッシュタンク８２、液体ポンプ８４、制御可能膨張デバイス８６、パージ熱交換器８８、ポンプ９０（例えば、真空ポンプ及び／又は蒸気ポンプ）、イジェクタ９４、及び１つ又は複数の停止弁９６、例えばソレノイド弁を含み得る。
【００１８】
第１に、以下の説明において、冷媒は低い、中程度の、及び／又は高い温度及び／又は圧力を有すると言われ得ることに留意されるべきである。実際、冷媒の低い、中程度、及び高い圧力／温度という説明は、蒸気圧縮システム１４及び／又はパージシステム８０内の同じ冷媒の相対的圧力／温度値を指す。換言すると、蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システム１４及び／又はパージシステム８０全体にわたって異なる圧力値を有し得る単一の冷媒タイプを使用し得る。
【００１９】
いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、パージシステム８０の作動の特定の側面を制御するためにコントローラ８１を用い得る。コントローラ８１は、プロセッサ８３（これは１つ又は複数のプロセッサを表し得る）、例えばアプリケーション固有のプロセッサを採用する任意のデバイスであり得る。コントローラ８１はまた、パージシステム８０について本明細書において説明された方法及び制御動作を実行するためにプロセッサ８３により実行可能な命令を記憶するためのメモリデバイス８５を含み得る。プロセッサ８３は、１つ又は複数の処理デバイスを含み得、メモリ８５は、１つ又は複数の有形の、非一時的、機械−可読媒体を含み得る。一例として、そのような機械−可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は他の光学ディスク記憶、磁気ディスク記憶若しくは他の磁気記憶デバイス、又は他の任意の媒体であって、機械実行可能命令若しくはデータ構造の形の望ましいプログラムコードを担持若しくは記憶するために使用され得るとともにプロセッサ８３により若しくは任意の汎用又は特殊用途のコンピュータ若しくはプロセッサを備えた他の機械によりアクセスされ得る他の任意の媒体を含み得る。
【００２０】
この目的のために、コントローラ８１は、パージシステム８０の１つ又は複数のコンポーネントに通信システム８７を通じて通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態において、通信システム８７は、無線ネットワーク（例えば、無線ローカルエリアネットワーク［ＷＬＡＮ］、無線広域ネットワーク［ＷＷＡＮ］、近距離通信［ＮＦＣ］）を通じて通信し得る。いくつかの実施形態において、通信システム８７は有線ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク［ＬＡＮ］、広域ネットワーク［ＷＡＮ］）を通じて通信し得る。例えば、図５及び６に示されるとおり、コントローラ８１は、パージシステム８０のいくつかの要素、例えばポンプ、弁、膨張デバイス、及び他のコンポーネントと通信し得る。いくつかの実施形態において、本明細書において説明されたコントローラ８１及びコントロールパネル４０（図３及び４）の機能は、単一のコントローラを通じて制御され得る。いくつかの実施形態において、単一のコントローラは、コントロールパネル４０又はコントローラ８１であり得る。
【００２１】
図５に示されるとおり、液体ポンプ８４は冷媒（例えば、第１冷媒フロー）を蒸発器３８から導管９８を通じて引き出し得る。蒸発器３８から引き出された冷媒は、中圧（例えば、およそ５ポンド毎平方インチ絶対値［ｐｓｉａ］）及び中温（例えば、およそカ氏４０度）を有し得る。いくつかの実施形態において、冷媒は大部分が冷媒液体で一部が冷媒蒸気の２位相混合物であり得る。したがって、いくつかの実施形態において、冷媒は、２位相混合物を分離するために液体ポンプ８４へ流れる前に、第１にフラッシュタンク８２へ流れる。実際、いくつかの実施形態において、パージシステム８０はフラッシュタンク８２を用いなくてもよい。フラッシュタンク８２内で、２位相混合物は、密度の違いを原因としてフラッシュタンク８２の底部で蓄積する冷媒液体及びフラッシュタンク８２の上部に集まる冷媒蒸気を分離し得る。液体ポンプ８４は次いでフラッシュタンク８２の底部から導管１００を通じて冷媒液体を引き出し得る。冷媒がフラッシュタンク８２からポンプ８４へ移動する際、冷媒は中温（例えば、およそカ氏４０度）及び中圧（例えば、およそ５ｐｓｉａ）を有し得る。フラッシュタンク８２において堆積した冷媒蒸気は導管１０２を通じて蒸発器３８へ引き出され得る。具体的には、フラッシュタンク８２からの冷媒蒸気は、蒸発器３８の低圧力、又は出口側へ流れ得る。例えば、蒸発器３８の低圧側とフラッシュタンク８２との間の圧力差は、フラッシュタンク８２からの冷媒蒸気を蒸発器３８の吸引側へ引き入れ得る。実際、導管１０２は、導管１０２を通じて流れる冷媒が蒸発器３８内へ流れ込むのに十分高い圧力のままとなるように設計され（例えば、大きさにされ、成形され、テクスチャ加工され）得る。冷媒蒸気がフラッシュタンク８２から蒸発器３８へ流れる際、冷媒蒸気は、中温（例えば、およそカ氏４０度）及び中圧（例えば、およそ５ｐｓｉａ）を有し得る。
【００２２】
ポンプ８４は強制的に冷媒液体を制御可能膨張デバイス８６へと導管１０４を通し得る。冷媒液体が液体ポンプ８４から制御可能膨張デバイス８６へ移動する際、冷媒液体は中温（例えば、およそカ氏４５度）及び高圧（例えば、およそ１６ｐｓｉａ）を有し得る。実際、液体ポンプ８４を出る冷媒液体は、液体ポンプ８４に入る冷媒と比較してより高い圧力及び温度を有し得る。さらに、コントローラ８１は、液体ポンプ８４を通る冷媒の質量流量を制御するために、１つ又は複数の液体ポンプ信号を液体ポンプ８４に送信し得る。
【００２３】
冷媒が制御可能膨張デバイス８６を通って移動する際、制御可能膨張デバイス８６は冷媒の圧力を低下させ得、したがってまた温度を低下させ得る。いくつかの実施形態において、制御可能膨張デバイス８６はパージ熱交換器８８より垂直に上に配置され得る。制御可能膨張デバイス８６を出た後で、冷媒は、少なくとも部分的に制御可能膨張弁８６とパージ熱交換器８８との間の高さの差を原因として、導管１０６を通ってパージ熱交換器８８のパージコイル１０８へ移動し得る。冷媒が制御可能膨張デバイス８６からパージ熱交換器８８へ移動する際、冷媒は低温（例えば、およそカ氏６度）及び低圧（例えば、およそ３．５ｐｓｉａ）を有し得る。さらに、いくつかの実施形態において、制御可能膨張デバイス８６が冷媒の圧力を低下させる際、冷媒の一部は冷媒蒸気として蒸発し得る。
【００２４】
以下でさらに詳細に検討されるとおり、冷媒がパージ熱交換器８８のパージコイル１０８を通って移動する際、冷媒は、コンデンサ３４から又はシステムの別の部分から引き出された冷媒蒸気（例えば、第２冷媒フロー）とＮＣＧとの混合物と熱を交換し得る。上で言及したとおり、作動中の周囲圧力と比較しての蒸気圧縮システム１４の低圧を原因として、ＮＣＧは、蒸発器３８内へ引き込まれ得るとともに、蒸気圧縮システム１４を通って移動してコンデンサ３４において堆積し得る。具体的には、ＮＣＧはコンデンサ３４の一部において堆積し得る。したがって、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物はコンデンサ３４の一部から引き出され得る。概して、正常な作動中、ＮＣＧが堆積する部分は、排出バッフルより実質的に下、コンデンサ３４の真ん中の近く、コンデンサ３４の出口の近く、コンデンサ３４の上部の近く、又は任意のその組合せにあり得る。
【００２５】
いくつかの実施形態において、コンデンサ３４において堆積したＮＣＧは冷媒蒸気と混合され得る。ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物は導管１１４を通ってパージ熱交換器８８、例えばパージ熱交換器８８の室内へと引き入れられ得る。ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物は、コンデンサ３４とパージ熱交換器８８との間の圧力差を原因としてパージ熱交換器８８内へ引き入れられ得る。さらに、特定の実施形態において、ＮＣＧと蒸気との混合物は、パージ熱交換器８８内の凝縮により引き起こされたパージ熱交換器８８における部分真空を原因としてパージ熱交換器８８内へ引き入れられ得る。
【００２６】
ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージコイル１０８の低温表面と接触するようになると、冷媒蒸気は凝縮して冷媒液体になるとともにパージ熱交換器８８内に部分真空を作り出し、それにより導管１１４を通じてコンデンサ３４からより多くのＮＣＧと冷媒蒸気との混合物を引き入れる。さらに、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージ熱交換器８８に入り冷媒蒸気が冷媒液体へと凝縮させる際、冷媒液体はパージ熱交換器８８の底部に集まる。実際、少なくとも部分的に、凝縮した冷媒液体とＮＣＧとの間の密度の差を原因として、ＮＣＧはパージ熱交換器８８の上部に向かって集まり、一方で、凝縮した冷媒液体はパージ熱交換器８８の底部に集まる。したがって、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物の冷媒蒸気がパージ熱交換器８８内で凝縮するほど、パージ熱交換器８８内の冷媒液体の液体レベルは上昇する。
【００２７】
以下でさらに詳細に説明されるとおり、冷媒液体の液体レベルがパージ熱交換器８８における所定の閾値に到達すると、冷媒液体は導管１１５を通じてコンデンサ３４、蒸発器３８、又は両方へ排出され、ＮＣＧはパージ熱交換器８８からポンプ９０により導管１１６を通じて送り出される。いくつかの実施形態において、パージ熱交換器８８はコンデンサ３４及び蒸発器３８より垂直に上に配置され得る。この方法により、少なくとも部分的に、コンデンサ３４及び蒸発器３８と比較したパージ熱交換器８８の高さの差を原因として、冷媒液体はコンデンサ３４、蒸発器３８、又は両方へと流れ得る。いくつかの実施形態において、コンデンサ３４は蒸発器３８より垂直に上に配置され得、それにより冷媒液体がパージ熱交換器８８からコンデンサ３４へと比較して蒸発器３８へより容易に流れることを可能にする。さらに、ポンプ９０は、矢印１１７により示されるとおり大気中へＮＣＧを放出し得る。
【００２８】
いくつかの実施形態において、パージ熱交換器８８は、１つ又は複数のセンサ１１９であって、１つ又は複数の温度センサ、圧力センサ、重量センサ、液体レベルセンサ、超音波センサ、又は任意のその組合せを含み得る１つ又は複数のセンサ１１９を含み得る。例えば、１つ又は複数のセンサ１１９のうちの１つのセンサ１１９は、パージ熱交換器８８内の冷媒液体の液体レベルを測定し得るとともに液体レベルに関するデータをコントローラ８１へ送信し得る。液体レベルが所定の液体レベル閾値に近づく、これに一致する及び／又はこれを超える場合、コントローラ８１は、上述のとおり、冷媒液体がコンデンサ３４、蒸発器３８、又は両方へ流れ出ることを可能にするために、停止弁９６の１つ又は複数に信号を送信し得る。同様に、コントローラ８１は、ポンプ９０を通じてＮＣＧを大気中へ放出するために、ポンプ９０及び／又は停止弁９６の１つ又は複数に信号を送信し得る。
【００２９】
いくつかの実施形態において、コントローラ８１は、例えば停止弁９６の１つ又は複数を起動することにより、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージ熱交換器８８に入ることを可能にする前に、コンデンサ３４内にかなりの又は所定の量のＮＣＧがあるかどうか決定することができる。コンデンサ３４内にかなりの又は所定の量のＮＣＧがあるかどうか決定するために、１つ又は複数のセンサ１１９のうちの別のセンサ１１９は、蒸気圧縮システム１４の性能に関連する１つ又は複数のパラメータを測定し得るとともに、１つ又は複数のパラメータを示すデータを分析及び処理のためにコントローラ８１へ送信し得る。具体的には、コントローラ８１は、１つ又は複数のパラメータに基づき蒸気圧縮システム１４の性能を決定することができる。コントローラ８１が蒸気圧縮システム１４の性能が所定の閾値を下回ると決定する場合、コントローラ８１は、適切な停止弁を開くとともにＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がコンデンサ３４からパージ熱交換器８８へ流れることを可能にすることにより、コンデンサ３４が上述のとおりパージされることを可能にし得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８１は、所定のスケジュールに基づき上述のとおりコンデンサ３４をパージし得る。
【００３０】
追加的に、又は代替形態において、センサ１１９のうちの１つは、コンデンサ３４内の飽和温度及び実際の温度を測定し得るとともに、分析及び処理するために飽和及び実際の温度を示すデータをコントローラ８１に送信し得る。コントローラ８１は次いで、飽和温度が実際の温度に実質的に合致するかどうか決定し得る。飽和温度が実際の温度に実質的に合致しない場合、コントローラ８１は、適切な停止弁９６を開くとともにＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がコンデンサ３４からパージ熱交換器８８へ流れることを可能にすることにより、上述のとおりコンデンサ３４がパージされることを可能にし得る。
【００３１】
さらに、上で言及したとおり、パージ熱交換器８８のパージコイル１０８を通って移動する冷媒は、コンデンサ３４から引き出された冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物と熱を交換し得る。より具体的には、パージコイル１０８を通って移動する冷媒は、冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物から熱エネルギーを吸収し得るとともに、液体から蒸気への相変化を受け得、導管１１８を通ってイジェクタ９４へとパージコイル１０８を出ることができる。実際、パージコイル１０８を出る冷媒蒸気は、中温（例えば、およそカ氏３０度）及び低圧（例えば、およそ３．５度ｐｓｉａ）で過熱状態の蒸気であり得る。
【００３２】
コンデンサ３４から引き出された冷媒蒸気を凝縮させるために、パージコイル１０８に入る冷媒は十分に低温であり得る。この目的のために、１つ又は複数のセンサ１１９のうちの別のセンサ１１９は、パージコイル１０８に入る冷媒の温度を測定し得るとともに、冷媒の温度を示すデータを分析及び処理するためにコントローラ８１に送信し得る。この方法により、コントローラ８１は、十分に低い温度を達成するためにパージコイル１０８内へと流れる冷媒の温度を調整するように、制御可能膨張デバイス８６を制御（例えば、さらに開く及び／又は閉じる）し得る。
【００３３】
パージコイル１０８を出た後で、冷媒蒸気は、コンデンサ３４から導管１２０を通ってイジェクタ９４に入り得る冷媒蒸気の流れと比較した圧力差を原因として、イジェクタ９４内へと引き入れられ得る。イジェクタ９４はまた、冷媒を膨張デバイス８６及びパージコイル１０８を通るように引くために役立ち得る。より具体的には、コンデンサ３４からの高圧冷媒蒸気は、ノズル１２２を通ってイジェクタ９４に入り得るとともに、ノズル１２２を通って流れる際に流速を増し圧力を下げる。この方法により、ノズル１２２を出る今や低圧となった冷媒蒸気はパージコイル１０８から冷媒蒸気を引き出すことができ、それにより、コンデンサ３２からの高圧冷媒蒸気とパージコイル１０８からの冷媒蒸気とをイジェクタ９４内で混合する。冷媒蒸気がイジェクタ９４内で混ざり合うと、それらはイジェクタ９４を通って移動するとともに、イジェクタ９４のディフューザコーン１２４を通って出る。さらに、冷媒蒸気はイジェクタ９４を通過する際に混ざり合い、これは速度低下及び圧力上昇の原因となり得る。冷媒蒸気がディフューザコーン１２４を通過する際に、ディフューザコーン１２４はさらに流速を低下させるとともにイジェクタ９４を出る冷媒蒸気の圧力を上昇させる。イジェクタ９４を出る冷媒蒸気は次いで、蒸発器３８の低圧側面へ導管１２６を経由し得る。より具体的には、イジェクタ９４を出る冷媒蒸気は、蒸発器３８内のより低圧の冷媒と比べた圧力差を原因として蒸発器３８へ引き込まれる。特に、イジェクタ９４から蒸発器３８へ流れる冷媒は、中温（例えば、およそカ氏４０度）及び中圧（例えば、およそ５ｐｓｉａ）であり得る。
【００３４】
上で言及したとおり、蒸気圧縮システム１４が作動中であるときは図５に関して説明された実施形態が用いられ得る。実際、作動中、蒸気圧縮システム１４内の低圧は、周囲の空気及び／又は他の非凝縮性気体を吸い込み得る。しかしながら、蒸気圧縮システム１４が作動していないときは、蒸気圧縮システム１４は、特にコンデンサ３４の上部においていくらかの量の残っているＮＣＧを依然として含み得る。しかしながら、蒸気圧縮システム１４が作動していないときは、イジェクタ９４は、パージコイル１０８から冷媒を引き出すためにコンデンサ３４から高圧冷媒を引き入れなくてもよく、その理由は、蒸気圧縮システム１４内の冷媒の圧力レベルは蒸気圧縮システム１４が作動していないときは横ばいになり得るためである。したがって、図６に示されるとおり、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４から残っているＮＣＧをパージするために、熱電組立体１５０及び／又は吸着室１５２を用い得る。
【００３５】
例えば、図６に示されるとおり、蒸気圧縮システム１４が作動していない場合、液体ポンプ８４は冷媒を蒸発器３８から導管１００を通じて吸い込み得る。液体ポンプ８４は次いで、制御可能膨張弁８６を通じてパージ熱交換器８８のパージコイル１０８へ、導管１０４を通じて冷媒を圧送し得る。液体ポンプ８４からパージコイル１０８へ移動する間に、冷媒は、熱電組立体１５０が冷媒から熱を吸収するとともに周囲の大気へ熱を放出するため温度が低下し得る。具体的には、熱電組立体１５０は、熱電組立体１５０内で電力勾配を誘導するために電源１５４を用い得る。電源１５４は、限定するものではないが送電網、バッテリ、太陽電池パネル、発電機、ガスエンジン、蒸気圧縮システム１４、又はその任意の組合せを含む任意の好適な電源であり得る。熱電組立体１５０は、熱電効果又はペルチェ・ゼーベック効果を通じて電力勾配を熱勾配に変換し得る。特に、熱電組立体１５０は、液体ポンプ８４からパージコイル１０８へ流れる冷媒から熱を吸収するために熱勾配を用い得る。
【００３６】
現在の実施形態において、熱電組立体１５０は導管１０４の液体ポンプ８４と制御可能膨張弁８６との間に配置されるとともに、導管１０４を通って流れるときに冷媒から熱を吸収するように構成される。しかしながら、いくつかの実施形態において、熱電組立体１５０は導管１０６の制御可能膨張弁１０６とパージコイル１０８との間に配置されてもよいとともに、導管１０６を通って流れるときに冷媒から熱を吸収するように構成され得る。いくつかの実施形態において、導管１０４及び／又は１０６は熱的に絶縁され得る。具体的には、熱電組立体１５０の熱電組立体１５０ａ、又は熱電モジュールは、熱ペースト１５６、熱電デバイス１５８、ヒートシンク１６０、及びファン１６２を含み得る。例えば、熱電組立体１５０ａは導管、例えば導管１０４及び／又は導管１０６に、熱ペースト１５６で結合され、この熱ペースト１５６は熱電デバイス１５８の第１側に結合され得る。熱電デバイス１５８の第２側はヒートシンク１６０に結合され、このヒートシンク１６０は今度はファン１６２に結合される。熱電組立体１５０は、任意の好適な数の独立した熱電組立体１５０ａ、又は熱電モジュールを含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、パージシステム８０は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、又は他の任意の好適な数の熱電組立体１５０ａを含み得る。いくつかの実施形態において、熱電組立体１５０が結合される導管、例えば導管１０４及び／又は導管１０６は、熱電組立体１５０への熱伝達を促すために内部フィン１６１を含み得る。
【００３７】
熱電組立体１５０が冷媒から熱を吸収する際に、冷媒は過冷却されるようになり得る。したがって、パージコイル１０８に到達する前に、最小限の冷媒が沸騰するか冷媒が全く沸騰しない（例えば、冷媒が過冷却されたまま残る）ように、制御可能膨張弁８６は完全に又は実質的に開かれ得る（例えば、コントローラ８１により指示されたとおりに）。過冷却された冷媒がパージコイル１０８を通過する際に、過冷却された冷媒は、図５を参照して上述したとおり、コンデンサ３４からパージ熱交換器８８内へ引き込まれて得るＮＣＧと冷媒蒸気との混合物と熱を交換し得る。しかしながら、図５において上述の実施形態とは異なり、いくつかの実施形態において、過冷却された冷媒が、パージコイル１０８を通って移動するとともにＮＣＧと冷媒蒸気との混合物から熱を吸収する際に、完全にではないとしても、実質的に液体状態のままであるように、パージコイル１０８を通過する過冷却された冷媒は、十分に過冷却され得ることに留意されるべきである。いくつかの実施形態において、流体ポンプ８４は、過冷却された冷媒が、パージコイル１０８を通って移動するとともにＮＣＧと冷媒蒸気との混合物から熱を吸収する際に、完全にではないとしても、実質的に液体状態のままであるように、過冷却された冷媒をこのような高流量（例えば、コントローラ８１により指示されたとおり）でパージコイル１０８に強制的に通し得る。いくつかの実施形態において、冷媒がパージコイル１０８を通って移動する際に液体状態のままであることを確実にするために、コントローラ８１は、熱電組立体１５０が冷媒と長時間の間熱交換関係にあるとともに、それにより、パージコイル１０８に流入する前に冷媒の温度をさらに低下させるように、停止弁９６の１つ又は複数及び液体ポンプ８４に信号を送信し得る。
【００３８】
パージコイル１０８内の冷媒の液体状態を少なくとも部分的に原因として、頭部圧力及び／又は重力は、冷媒が導管１６３を通って蒸発器３８へ還流することを可能にする。さらに、上述のとおり、コンデンサ３４から引き出されたＮＣＧと冷媒蒸気との混合物の冷媒蒸気は、凝縮し得るとともにパージ熱交換器８８の底部に集まることができ、最終的に、冷媒流体レベルがパージ熱交換器８８内で所定の閾値に到達するとコンデンサ３４及び／又は蒸発器３８に還流し得る。
【００３９】
同様に図６に示されるとおり、いくつかの実施形態において、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４から周囲の空気又は他の非凝縮性気体をパージするために吸着室１５２を用い得る。例えば、いくつかの実施形態において、ポンプ９０がパージ熱交換器８８から引き出すＮＣＧガス／冷媒蒸気は、ＮＣＧに加えて冷媒蒸気の一部を含み得る。したがって、吸着室１５２は、ポンプ９０により引き込まれた冷媒蒸気の一部を、ＮＣＧを大気に放出する前に取り除き得る。説明するために、ポンプ９０は、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物、すなわち「混合物」を、導管１６４を通じて吸着室１５２の１つ又は複数へ圧送し得る。混合物が吸着室１５２の吸着室１５２を通って移動する際、混合物は吸着室１５２の改質材料１６６を通過することができ、冷媒蒸気は、改質材料１６６及び冷媒蒸気の特性を原因として改質材料１６６の中及び／又は上へ吸着され得るか引き付けられ得る。例えば、電気化学特性は本明細書において説明された吸着を助ける。さらに、混合物が吸着室１５２を通って移動する際、同様に少なくとも部分的にＮＣＧ及び改質材料１６６の特性を原因として、ＮＣＧは改質材料１６６の中へ吸着されなくてもよい。したがって、ＮＣＧは改質材料１６２を通過し得るとともに、矢印１７０により示されるとおり引き続き空気出口弁１６８を通って大気中に放出される。
【００４０】
改質材料１６６が冷媒を吸着する際、改質材料１６６は冷媒で飽和し得るとともに追加的な冷媒を効率的に吸着しなくてもよい。したがって、加熱器１６９、例えば、投げ込み加熱器、外側ケーブル加熱器、又はバンド加熱器は、改質材料１６６に熱エネルギーを提供するために起動され得る。改質材料１６６は熱エネルギーを冷媒に移行させる。経時的に、冷媒に与えられた熱エネルギーにより、改質材料１６６が蒸気状態の冷媒を放出するように、改質材料１６６冷媒の接着が克服されるようになる。改質材料１６６から放出されると、冷媒蒸気は、冷媒蒸気が導管１７０を通って蒸発器３８へ流れるように、蒸発器３８内の圧力と比較して高圧を有し得る。いくつかの実施形態において、吸着室１５２は、吸着室１５２の出口で牽引力を生じるために真空ポンプを用い得る。牽引力は、冷媒が改質材料１６６から引き出されるように、改質材料１６６と冷媒との電気化学結合より強くてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態において、吸気弁１６６は、混合物が一度に特定の吸着室１５２のみへ流れることを可能にし得る。この方法により、吸着室１５２は上述のとおりの混合物を連続的に受けるとともに濾過し得る。例えば、コントローラ８１は、混合物が吸着室１５２のうちの１つ又は複数の特定の吸着室１５２により濾過されることを可能にするように停止弁９６を制御し得る。特定の吸着室１５２が冷媒で飽和すると、コントローラ８１は特定の吸着室１５２への混合物の流れを止め得るとともに、混合物が異なる吸着室１５２へ流れることを可能にする。コントローラ８１が特定の吸着室１５２への流れを止めると、コントローラは、上述のとおり冷媒蒸気が蒸発器３８へ流れることを可能にするために、特定の吸着室１５２と関連する加熱器１６９を起動させ得る。実際、特定の吸着室１５２が加熱されている間、異なる吸着室１５２は引き続き混合物を濾過し得る。特定の吸着室１５２が冷媒で十分に不飽和となると、混合物が特定の吸着室１５２へ流れることを可能にするために、コントローラ８１はもう一度停止弁９６の１つ又は複数を起動し得る。この目的のために、パージシステム８０は、混合物の連続的な濾過を可能にするために、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は他の任意の好適な数の独立した吸着室１５２を含み得る。さらに、図６に関して本明細書において検討された実施形態、具体的には熱電組立体１５０及び／又は吸着室１５２の使用は、蒸気圧縮システム１４が作動中の場合も蒸気圧縮システム１４が作動していない場合も用いられ得ることに留意されるべきである。
【００４２】
特定の実施形態において、図７に示されるとおり、パージシステム８０は、混合物がパージ熱交換器８８に入る前に混合物の圧力を上昇させるように構成された、パージ熱交換器８８の上流に配置されたポンプ２０２、例えば、相互／ダイヤフラムオイルフリー蒸気ポンプを用い得る。この方法により、混合物の蒸気冷媒がパージ熱交換器８８において凝縮する温度が上昇し、それによりパージシステム８０への負荷が低減する。さらに、パージシステム８０は、ソレノイド弁２０４、イジェクタ２０６、例えば、イジェクタ９４、シェルアンドチューブ熱交換器であり得るパージ熱交換器８８、及び１つ又は複数の停止弁９６を含み得る。
【００４３】
概して、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするために蒸気圧縮システム１４からの冷媒を用い得る。換言すると、蒸気圧縮システム１４からの冷媒は、パージシステム８０内で冷媒とＮＣＧとの混合物を凝縮させるために冷却源として使用され得る。例えば、パージシステム８０はＮＣＧと蒸気冷媒との混合物をコンデンサ３４から引き出し得る。混合物は次いでパージ熱交換器８８へ圧送され、そこで蒸気冷媒は凝縮し、それにより、混合物の冷媒を混合物のＮＣＧから分離する。特に、蒸気冷媒を凝縮させるために、混合物は、蒸気圧縮システム１４の膨張デバイス３６の下流から引き出された冷媒との熱交換関係におかれる。凝縮した冷媒は次いでコンデンサ３４へ排出され、ＮＣＧは大気中に放出される。
【００４４】
さらに説明するために、ポンプ２０２は蒸気冷媒とＮＣＧとの混合物をコンデンサ３４から導管２０３を通じて引き出し得る。特定の実施形態において、コンデンサ３４から引き出された混合物はおよそ９４°Ｆ及び２６ｐｓｉであり得る。ポンプ２０２は、コンデンサ３４から混合物を送り出すとともに混合物を導管２０５を通じてパージ熱交換器８８へ送達する際に混合物の圧力を上昇させ得る。特定の実施形態において、ポンプ２０２は混合物の圧力をおよそ５０ｐｓｉだけ上昇させ得る。例えば、ポンプ２０２を通過した後で、混合物はおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉであり得るとともに、およそ１０ｌｂｍ／ｈｒ（ポンド−質量毎時）の流量の過熱状態の蒸気であり得る。上昇した圧力を原因として、混合物内の冷媒蒸気は、上で言及したとおりパージ熱交換器８８内でより高い熱交換温度で凝縮する。すなわち、ポンプ２０２が混合物の圧力を上昇させるにつれ、蒸気冷媒の凝縮温度は対応して上昇し、したがって、蒸気冷媒は凝縮するためにより少ない冷却を用いる。特定の実施形態において、ポンプ２０２は、蒸気冷媒がパージ熱交換器８８内でおよそ４３°Ｆで凝縮し得るように、混合物の圧力を上昇させ得る。特定の実施形態において、ポンプ２０２は、互いに直列に配置された２つのポンプ１９９を含み得る。この方法により、負荷は２つのポンプ１９９間で分割又は分断され、結果として個々のポンプ１９９に引き起こされる応力がより少なくなり得、それにより結果としてポンプ１９９の補修管理がより少なくなる。
【００４５】
パージ熱交換器８８が蒸気冷媒を液体冷媒へと凝縮させる際、液体冷媒はパージ熱交換器８８の底部において集まり得る。上で検討されたとおり、液体冷媒がパージ熱交換器８８内の閾値容積に到達すると、コントローラ８１は、液体冷媒を導管２０７を通じてコンデンサ３４へパージ熱交換器８８から排出するために停止弁９６を作動させ得る。特定の実施形態において、液体冷媒はコンデンサ３４へ連続的に排出され得る。特定の実施形態において、パージ熱交換器８８から排出された液体冷媒はおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉの過冷却液体であり得る。
【００４６】
さらに、冷媒及びＮＣＧがパージ熱交換器８８内で分離される際、ＮＣＧは導管２０９を介してソレノイド弁２０４を通じて大気中へ放出され得る。例えば、ポンプ２０２は、混合物において冷媒から分離されたＮＣＧの圧力が大気圧を上回るように、パージ熱交換器８８へ入る混合物の圧力を上昇させ得る。したがって、パージ熱交換器８８におけるＮＣＧと大気との間の圧力差はＮＣＧのフローをソレノイド弁２０４を通り大気へ入るように駆動し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８１は、パージ熱交換器８８内の流体レベルが閾値に到達するとＮＣＧを大気中に放出するためにソレノイド弁２０４を起動し得る。特定の実施形態において、コントローラ８１は、例えばソレノイド弁２０４を通じてＮＣＧを放出する前に停止弁９６の１つ又は複数を作動させる及び／又はポンプ２０２を停止させることにより、混合物がパージ熱交換器８８に入るのをブロックし得る。この方法により、パージシステム８０は、パージ熱交換器８８内の混合物の蒸気冷媒の実質的に全てが凝縮しており、それにより、ソレノイド弁２０４を通じた蒸気冷媒の放出をブロックすることを確実にし得る。
【００４７】
上で検討されたとおり、蒸気冷媒が液体冷媒へと凝縮する際に混合物の蒸気冷媒及びＮＣＧはパージ熱交換器８８内で分離され得る。特に、蒸気冷媒を凝縮させるために、混合物は蒸気圧縮システム１４から引き出された液体冷媒と熱交換関係におかれ得る。より具体的には、液体冷媒は膨張デバイス３６の下流の蒸気圧縮システム１４の冷媒ループから導管２１１を通じて引き出され得る。本明細書において検討されたとおり、蒸気圧縮システム１４の冷媒ループから膨張デバイス３６の下流の位置で引き出されるとともに混合物の蒸気冷媒を凝縮させるために使用される冷媒は、「膨張冷媒（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）」と呼ばれ得る。膨張冷媒は実質的に液体であり得、及び／又はいくらかのフラッシュガスを含み得る。
【００４８】
パージ熱交換器８８内で混合物の蒸気冷媒を凝縮させるために、膨張冷媒はパージ熱交換器８８のチューブ２１０を経由し得る。膨張冷媒がパージ熱交換器８８のチューブ２１０通って移動する際、膨張冷媒は混合物と熱を交換し得る。特に、膨張冷媒は混合物からの熱を吸収し得る。したがって、膨張冷媒がパージ熱交換器８８のチューブ２１０を出る際、膨張冷媒は過熱状態の蒸気であり得る。例えば、膨張冷媒はパージ熱交換器８８をおよそ８．５ｌｂｍ／ｈｒの流量でおよそ４３°Ｆ及び９ｐｓｉで出ることができる。
【００４９】
膨張冷媒をパージ熱交換器８８のチューブ２１０を通じて引き出すために、パージシステム８０はイジェクタ２０６を用い得る。イジェクタ２０６は上述のとおりイジェクタ９４と同様に機能し得る。例えば、イジェクタ２０６は、膨張冷媒をパージ熱交換器８８のチューブ２１０を通じて及び導管２１２を通じて引き出すために圧力差を用い得る。具体的には、イジェクタ２０６は、冷媒であって、圧縮器３２のすぐ下流、例えば、圧縮器３２とコンデンサ３４との間にある蒸気圧縮システム１４の冷媒ループに沿った位置に流体結合された導管２１３を通じて引き出された冷媒を用い得る。イジェクタ２０６は、少なくとも部分的に、チューブ２１０を通って流れる膨張冷媒と圧縮器３２の下流で冷媒ループから引き出された冷媒との間の低い圧力差を原因として、増加した性能で機能し得る。例えば、チューブ２１０から引き出された膨張冷媒の圧力はおよそ８ｐｓｉ〜９ｐｓｉであり得、圧縮器３２の下流から引き出された冷媒の圧力はおよそ２６ｐｓｉであり得る。イジェクタ２０６は次いで、組み合わされた冷媒を導管２１５を通じて蒸発器３８へ流し得る。さらに、液体冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８と蒸発器３８との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８から蒸発器３８へ流れ得る。追加的に、又は代替形態において、液体冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８とコンデンサ３４との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８からコンデンサ３４へ流れ得る。
【００５０】
さらに、特定の実施形態、例えば図８に示された実施形態において、パージシステム８０は、パージ熱交換器８８内で混合物の蒸気冷媒を凝縮させるために冷媒を蒸発器３８から引き出すために、液体ポンプ２２２、例えば液体ポンプ８４を用い得る。さらに、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするために、ポンプ２０２、例えば相互／ダイヤフラムオイルフリー蒸気ポンプ、ソレノイド弁２０４、直接接触熱交換器であり得るパージ熱交換器８８、ポンプ２０２、液体ポンプ２２２、及び１つ又は複数の停止弁９６を用い得る。
【００５１】
概して、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするために蒸気圧縮システム１４から引き出された冷媒を用い得る。例えば、パージシステム８０は、コンデンサ３４から、蒸気冷媒と混合され得るＮＣＧを引き出し得る。ＮＣＧと蒸気冷媒との混合物は次いでパージ熱交換器８８へ圧送され、そこで蒸気冷媒は凝縮し、それにより、混合物の冷媒を混合物のＮＣＧから分離する。特に、蒸気冷媒を凝縮させるために、混合物は、冷媒であって、蒸発器３８から又は膨張デバイス３６の上流の蒸気圧縮システム１４の冷媒ループに沿った位置から引き出され得る冷媒との熱交換関係におかれる。パージ熱交換器８８内の凝縮した冷媒は次いで蒸発器３８及び／又はコンデンサ３４へ排出され、ＮＣＧは大気中に放出される。
【００５２】
さらに説明するために、ポンプ２０２は冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物を導管２０３を通じてコンデンサ３４から引き出し得る。特定の実施形態において、コンデンサ３４から引き出された混合物はおよそ９４°Ｆ及び２６ｐｓｉであり得る。ポンプ２０２は、コンデンサ３４から混合物を圧送するとともに導管２０５を通じてパージ熱交換器８８へ混合物を送達する際に混合物の圧力を上昇させ得る。特定の実施形態において、ポンプ２０２は混合物の圧力をおよそ５０ｐｓｉだけ上昇させ得る。特に、ポンプ２０２を通過した後で、混合物は過熱状態の蒸気であり得る。例えば、混合物はおよそ１０ｌｂｍ／ｈｒ（ポンド−質量毎時）の流量でおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉであり得る。この方法により、冷媒蒸気はパージ熱交換器８８内でより高い熱交換温度で凝縮する。すなわち、ポンプ２０２が混合物の圧力を上昇させるにつれ、冷媒の凝縮温度は対応して上昇し、したがって凝縮するために用いる冷却がより少ない。
【００５３】
パージ熱交換器８８内へ圧送されると、混合物は、蒸発器３８から及び／又は膨張デバイス３６の上流から引き出された冷媒と熱を交換し得る。より具体的には、液体ポンプ２２２は、蒸発器３８の底部又は出水セクションから導管２２３を通じて液体冷媒を引き出し得、液体冷媒の圧力を上昇させ得、混合物と熱を交換するために導管２２５を通じてパージ熱交換器８８へ液体冷媒を送達し得る。蒸発器３８から引き出された液体冷媒はおよそ４３°Ｆ及び９ｐｓｉであってもよく、過冷却液体であり得る。液体ポンプ２２２は、液体冷媒の圧力を例えばおよそ７６ｐｓｉへ上昇させ得、過冷却された状態の液体冷媒をパージ熱交換器８８へおよそ３０ｌｂｍ／ｈｒで送達し得る。さらに、ポンプ２０２を通じた混合物の出力圧力は、液体ポンプ２２２を出る液体冷媒の出力圧力に実質的に合致し得ることに留意されるべきである。実際、ポンプ２０２は混合物をおよそ１０ｌｂｍ／ｈｒの流量でおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉでパージ熱交換器８８に送達し得る。
【００５４】
いくつかの実施形態において、液体ポンプ２２２は、上で検討されたとおり液体冷媒を膨張弁３６の上流から引き出し得る。そのような実施形態において、液体ポンプ２２２は圧力差が低下したことを原因として上昇した効率で機能し得る。例えば、膨張デバイス３６の上流の液体冷媒は、蒸発器３８の液体冷媒よりも圧力が高くてもよい。したがって、ポンプ２０２の圧力出力に合致するために、液体ポンプ２２２が液体膨張デバイス３６の上流から引き出された冷媒を圧送している場合は、液体ポンプ２２２は働きをより少なくしなければならない場合がある。
【００５５】
蒸発器３８から及び／又は膨張デバイス３６の上流から引き出された液体冷媒は、噴霧システム２２４であって、液体冷媒をパージ熱交換器８８の容積全体にわたって分散させるように構成された噴霧ノズルと噴霧器ラックとを含み得る噴霧システム２２４を通じてパージ熱交換器８８へ供給され得る。液体冷媒が蒸気冷媒とＮＣＧとの混合物と混ざり合う際に、混合物の蒸気冷媒は液体冷媒へと凝縮し得、この液体冷媒は次いでパージ熱交換器８８の底部において液体冷媒のプールを形成し得る。液体冷媒は次いで、図示のとおり導管２２６を通って蒸発器３８へと排出され得る。例えば、上で検討されたとおり、液体冷媒がパージ熱交換器８８内の閾値容積に到達すると、コントローラ８１は液体冷媒を蒸発器３８へ排出するために停止弁９６を作動させ得る。特定の実施形態において、液体冷媒は蒸発器３８へ及び／又はコンデンサ３４へ連続的に排出され得る。特定の実施形態において、パージ熱交換器８８から排出された液体冷媒はおよそ１３２°Ｆ及び７６ｐｓｉの過冷却液体であり得る。
【００５６】
さらに、混合物の冷媒及びＮＣＧがパージ熱交換器８８内で分離されると、ＮＣＧはソレノイド弁２０４を通じて大気中へ放出され得る。例えば、ポンプ２０２は、パージ熱交換器８８内のＮＣＧの圧力が大気圧を上回るように、蒸気冷媒とＮＣＧとの混合物の圧力を上昇させ得る。したがって、パージ熱交換器８８におけるＮＣＧと大気との間の圧力差は、ＮＣＧのフローをソレノイド弁２０４を通って大気中へと駆動し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８１は、パージ熱交換器８８の流体レベルが閾値に到達すると、ＮＣＧを大気中に放出するためにソレノイド弁２０４を起動し得る。特定の実施形態において、コントローラ８１は、例えば、ソレノイド弁２０４を通じてＮＣＧを放出する前に１つ又は複数の停止弁を作動させる、及び／又はポンプ２０２を停止させることにより、混合物がパージ熱交換器８８に入るのをブロックし得る。この方法により、パージシステム８０は、パージ熱交換器８８内の混合物の蒸気冷媒の実質的に全てが凝縮しており、それにより、ソレノイド弁２０４を通じた蒸気冷媒の放出をブロックすることを確実にし得る。さらに、液体冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８と蒸発器３８との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８から蒸発器３８へ流れ得る。追加的に、又は代替形態において、液体冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８とコンデンサ３４との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８からコンデンサ３４へ流れ得る。
【００５７】
上で検討されたとおり、特定の実施形態において、ポンプ２０２は、直列に配置された２つのポンプ１９９を含み得る。この方法により、負荷は２つのポンプ１９９間で分割され、このことは個々のポンプ１９９で引き起こされる応力がより少なくなることをもたらし得、それにより、結果としてポンプ１９９の補修管理がより少なくなる。同様に、特定の実施形態において、液体ポンプ２２２は、直列に配置された２つの液体ポンプ２２７を含み得る。この方法により、負荷は２つの液体ポンプ２２７の間で分割され、結果として個々の液体ポンプ２２７で引き起こされる応力をより少なくし得、それにより、結果として液体ポンプ２２７の補修管理をより少なくする。
【００５８】
追加的に、上で図８を参照して検討された実施形態は、蒸気圧縮システム１４がオフの間に用いられ得る。実際、図８の実施形態を参照して検討されたとおり、パージシステム８０は、作動中に蒸気圧縮システム１４によりもたらされた条件を必ずしも用いなくてもよい。すなわち、ポンプ２０２及び液体ポンプ２２２は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするためにパージシステム８０の機能により用いられた圧力を誘発し得る。
【００５９】
さらに、特定の実施形態において、図９に示されるとおり、パージシステム８０は、混合物の蒸気冷媒を凝縮させるために、冷媒を膨張デバイス３６の上流の蒸気圧縮システム１４の冷媒ループから引き出し得る。特に、パージシステム８０は、圧力差がパージ熱交換器８８のチューブ２１０を通じた冷媒のフローを駆動するように、冷媒をコンデンサ３４及び蒸発器３８の圧力の間の中間圧力へと膨張させるために、第２膨張デバイス２３０を用い得る。さらに、パージシステム８０は、上で検討されたとおりコンデンサ３４において堆積しているＮＣＧを取り除くために、ポンプ２０２、パージ熱交換器８８、例えばシェルアンドチューブ熱交換器、ソレノイド弁２０４、及び三方弁２２８を用い得る。
【００６０】
概して、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするために蒸気圧縮システム１４から引き出された冷媒を用い得る。例えば、パージシステム８０は、蒸気冷媒との混合物において配置され得るＮＣＧをコンデンサ３４から引き出し得る。混合物は次いでパージ熱交換器８８へ圧送され、そこで蒸気冷媒は凝縮し、それにより、混合物の冷媒を混合物のＮＣＧから分離する。例えば、蒸気冷媒を凝縮させるために、混合物は膨張デバイス３６の上流から引き出された冷媒と熱交換関係におかれる。凝縮した冷媒は次いでコンデンサ３４へ排出され、ＮＣＧは大気中に放出される。
【００６１】
さらに説明するために、ポンプ２０２は冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物を導管２０３を通じてコンデンサ３４から引き出し得る。特定の実施形態において、コンデンサ３４から引き出された混合物はおよそ９４°Ｆ及び２６ｐｓｉであり得る。ポンプ２０２は、コンデンサ３４から混合物を圧送するとともに導管２０５を通じてパージ熱交換器８８へ混合物を送達する際に混合物の圧力を上昇させ得る。特定の実施形態において、ポンプ２０２は混合物の圧力をおよそ５０ｐｓｉだけ上昇させ得る。例えば、ポンプ２０２を通過した後で、混合物は、およそ１０ｌｂｍ／ｈｒ（ポンド−質量毎時）の流量でおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉの過熱状態の蒸気であり得る。この方法により、混合物内の冷媒蒸気はパージ熱交換器８８内でより容易に凝縮し得る。すなわち、ポンプ２０２が混合物の圧力を上昇させるにつれ、冷媒の凝縮温度は対応して上昇し、したがって凝縮するために用いる冷却がより少なくなる。
【００６２】
パージ熱交換器８８が蒸気冷媒を液体冷媒へと凝縮させる際、液体冷媒はパージ熱交換器８８の底部において集まり得る。上で検討されたとおり、液体冷媒がパージ熱交換器８８内の閾値容積に到達すると、コントローラ８１は液体冷媒を導管２０７を通じてコンデンサ３４へ排出するために停止弁９６を作動させ得る。特定の実施形態において、液体冷媒はコンデンサ３４へ連続的に排出され得る。特定の実施形態において、パージ熱交換器８８から排出された液体冷媒はおよそ１６０°Ｆ及び７６ｐｓｉの過冷却液体であり得る。
【００６３】
さらに、混合物の蒸気冷媒及びＮＣＧがパージ熱交換器８８内で分離される際、ＮＣＧは導管２０９を介してソレノイド弁２０４を通じて大気中へ放出され得る。例えば、ポンプ２０２は、パージ熱交換器８８内のＮＣＧの圧力が大気圧を上回るように、ＮＣＧ及び蒸気冷媒の混合物の圧力を上昇させ得る。したがって、パージ熱交換器８８におけるＮＣＧと大気との間の圧力差は、ＮＣＧのフローをソレノイド弁２０４を通じて大気中へと駆動し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８１は、パージ熱交換器８８の内部圧力が閾値に到達するとＮＣＧを大気中に放出するために、ソレノイド弁２０４を起動し得る。特定の実施形態において、コントローラ８１は、例えば、ソレノイド弁を通じてＮＣＧを放出する前に１つ又は複数の停止弁９６を作動させる及び／又はポンプ２０２を停止させることにより、混合物がパージ熱交換器８８に入るのをブロックし得る。この方法により、パージシステム８０は、パージ熱交換器８８内の混合物の蒸気冷媒の実質的に全てが凝縮しており、それにより、ソレノイド弁２０４を通じた蒸気冷媒の放出をブロックすることを確実にし得る。
【００６４】
混合物の蒸気冷媒を凝縮させるために、パージシステム８０は混合物をパージ熱交換器８８内の液体冷媒と熱交換関係におき得る。液体冷媒は、蒸気を膨張デバイス３６の上流の位置で三方弁２２８を通じて蒸気圧縮システム１４の冷媒ループから引き出され得る。パージ熱交換器８８に入る前に、冷媒ループから引き出された液体冷媒は、第２膨張デバイス２３０を介して、中間圧力まで膨張され得る。特に、中間圧力は蒸発器３８の圧力を上回り得るとともにコンデンサ３４の圧力を下回り得る。例えば、中間圧力はおよそ９ｐｓｉ〜２６ｐｓｉであり得る。別の例として、中間圧力はおよそ１０ｐｓｉ〜１２ｐｓｉであり得る一方で、蒸発器３８の圧力はおよそ９ｐｓｉであり得る。したがって、液体冷媒はパージ熱交換器８８のチューブ２１０を通って流れ得、蒸気し得、少なくとも部分的に、蒸気冷媒と蒸発器３８との間の圧力差を原因として導管２３８を通って蒸発器３８へ流れ得る。例えば、パージ熱交換器８８を出た後で、蒸気冷媒はおよそ５２°Ｆ及び１１ｐｓｉであり得る一方で、蒸発器３８内の冷媒はおよそ９ｐｓｉであり得る。さらに、蒸気冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８と蒸発器３８との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８から蒸発器３８へ流れ得る。追加的に、又は代替形態において、蒸気冷媒は、少なくとも部分的に、パージ熱交換器８８とコンデンサ３４との間の高さの差を原因としてパージ熱交換器８８からコンデンサ３４へ流れ得る。
【００６５】
さらに、図５〜９に示されるとおり、いくつかの実施形態において、ポンプ、例えば、液体ポンプ８４、ポンプ９０、ポンプ２０２、及び／又は液体ポンプ２２２は任意の好適なモータであり得る１つ又は複数のモータ１８０により動力供給され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８１は１つ又は複数のモータ１８０との通信を通じてポンプを制御し得る。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のモータ１８０は、熱電組立体１５０に動力供給するために使用される電源１５４と同様であり得る電源１５４から動力を受け得る。
【００６６】
したがって、本開示は、低圧ＨＶＡＣ＆Ｒシステム（例えば、チラーシステム、蒸気圧縮システム）から作動中にＨＶＡＣ＆Ｒシステムに入り得る場合のあるＮＣＧをパージするためのシステム及び方法を対象とする。具体的には、パージシステムは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムから引き出された冷媒を用いることによりＨＶＡＣ＆ＲシステムからＮＣＧをパージし得る。換言すると、冷媒の第１フローを凝縮させるとともにＮＣＧから冷媒の第１フローを分離するためにＨＶＡＣ＆Ｒシステムの冷媒の第２フローを冷却源として用いて、ＮＣＧと混合されたＨＶＡＣ＆Ｒシステムの冷媒の第１フローからＮＣＧがパージされ得る。開示された実施形態は従来のパージ方法と比較して費用効率的であるとともに、追加的な冷媒を備えた追加的な冷媒ループを使用することなしにＨＶＡＣ＆ＲシステムからＮＣＧがパージされることを可能にする。
【００６７】
特定の特徴及び実施形態のみが図示され説明されたが、特許請求の範囲において列挙された主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱すること無しに、当業者には多くの修正形態及び変更形態が浮かび得る（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータ（例えば温度、圧力など）の値、取付配置構成、材料、色、向きなどの使用におけるバリエーション）。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的実施形態により変えられ得るか、又は並べ直され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は全てのそのような修正形態及び変更形態を、本発明の真の趣旨内に該当するとして、カバーすることを意図されていることを理解されたい。さらに、例示的実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装形態の全ての特徴が説明されないこともある（すなわち、本発明を実施する現在想定される最良のモードに関連しないもの、又は、特許請求された発明を可能にすることに関連しないもの）。任意のそのような実際の実装形態の開発においては、任意の工学的又は設計プロジェクトと同様に、数多くの実装形態の特定の決定がなされ得ることが認められるべきである。このような開発努力は、複雑かつ時間がかかり得るが、それにも関わらず、この開示の利益を有する当業者にとっては、不要な実験をすることなく、設計、組立て、及び製造の通常の作業であり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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