CN108351113A - 用于采暖、通风和空气调节***的水分感测*** - Google Patents

用于采暖、通风和空气调节***的水分感测*** Download PDF

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Abstract

一种用于采暖、通风和空气调节(HVAC)***的制冷剂流的水分感测***包括水分传感器，所述水分传感器包括定位在所述HVAC***的制冷剂流中的变色材料样本。所述变色材料样本被配置成改变颜色来作为对所述制冷剂流的水分水平的指示。颜色传感器与所述水分传感器光通信，并且被配置成感测所述变色材料的颜色并将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。一种操作HVAC***的方法包括使冷凝的变色材料样本暴露于制冷剂流并且经由颜色传感器来感测所述变色材料的颜色。所述颜色指示所述制冷剂流的水分水平。所述感测的颜色被传达给HVAC***控制器。

Description

用于采暖、通风和空气调节***的水分感测***
背景
本文中公开的主题涉及采暖、通风和空气调节(HVAC)***。更具体地，本文中公开的主题涉及冷却器。
随着管理和工业趋势继续朝向更换像是R134a的常规HFC，特别令人感兴趣的是“低压制冷剂”类，即，在冷却器中的沸腾温度下接近或低于大气压力的制冷剂。“低压制冷剂”的一个实例是R1233zd。许多其他的低压制冷剂是本领域的普通技术人员已知的。尽管低压制冷剂具有许多已知的优点，然而它们也有吸收水分的倾向，这可能会抑制冷却器性能。
由于低压冷却器***在低于大气压力下操作，因此周围空气可以侵入冷却器中并且随之带来水分，水分被制冷剂吸收，从而降低冷却器性能并且可能导致其他问题。通常监测冷却器***的制冷剂中的水分水平，并且从冷却器***中定期地干燥或净化水分。冷却器***一般采用具有暴露于制冷剂流的变色材料的观察玻璃，其中颜色指示制冷剂的水分水平。这种观察玻璃指示器要求冷却器的操作人员针对制冷剂的水分含量来定期地物理检查观察玻璃。
简述
在一个实施方案中，一种用于采暖、通风和空气调节(HVAC)***的制冷剂流的水分感测***包括水分传感器，所述水分传感器包括定位在HVAC***的制冷剂流中的变色材料样本。所述变色材料样本被配置成改变颜色来作为对所述制冷剂流的水分水平的指示。颜色传感器与所述水分传感器光通信，并且被配置成感测所述变色材料的颜色并将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，水分传感器定位在观察玻璃壳体的内部。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，颜色传感器定位在观察玻璃壳体的外部。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，颜色传感器包括用于照亮水分传感器的发光二极管。
在另一实施方案中，一种采暖、通风和空气调节(HVAC)***包括：压缩机，所述压缩机用于压缩穿过制冷剂通道的制冷剂流；冷凝器，所述冷凝器沿着制冷剂通道安置并且与压缩机流体连通；以及蒸发器，所述蒸发器沿着制冷剂通道定位并且与压缩机和冷凝器流体连通。水分感测***沿着制冷剂通道定位并且包括水分传感器，所述水分传感器包括变色材料样本，所述变色材料样本安置在制冷剂通道中并暴露于穿过所述制冷剂通道的制冷剂流。变色材料样本被配置成改变颜色来作为对制冷剂流的水分水平的指示。颜色传感器与所述水分传感器光通信，并且被配置成感测所述变色材料的颜色并将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，水分传感器安置在观察玻璃壳体的内部。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，颜色传感器安置在观察玻璃壳体的外部。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，颜色传感器包括用于照亮水分传感器的发光二极管。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，HVAC***控制器被配置成基于传达给HVAC***控制器的感测的颜色而采取一个或多个动作。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，一个或多个动作包括发起警报或警告。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，一个或多个动作包括发起制冷剂流干燥或净化操作。
在另一实施方案中，一种操作采暖、通风和空气调节(HVAC)***的方法包括使冷凝的变色材料样本暴露于制冷剂流并且经由颜色传感器来感测所述变色材料的颜色。所述颜色指示所述制冷剂流的水分水平。所述感测的颜色被传达给HVAC***控制器。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，颜色传感器设置在观察玻璃壳体的外部。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，将变色材料样本照亮。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，基于变色材料样本的感测的颜色而经由HVAC***控制器来发起一个或多个动作。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，HVAC***控制器基于变色材料样本的感测的颜色而发起警报或警告。
可选地或另外地，在此实施方案或其他实施方案中，HVAC***控制器基于变色材料样本的感测的颜色而发起制冷剂流干燥或净化操作。
从以下结合附图理解的描述中，这些和其他优点和特征将变得更显而易见。
附图简单描述
在本说明书结束处具体指出并明确要求保护主题。从以下结合附图理解的详细描述中显而易见本公开的上述和其他特征和优点，在附图中：
图1是示例性冷却器***的示意图；以及
图2是用于冷却器的水分感测***的一个实施方案的示意图。
详细描述
本文中公开低压制冷剂冷却器***的实施方案。最初，应理解，术语“低压制冷剂”限定了在104°F(40℃)下具有低于约45psi(310.3kPa)的液相饱和压力的制冷剂。低压制冷剂的实例包括R1233zd。尽管以下描述参考低压制冷剂，但应理解，本发明与任何类型的冷却器***相容。
图1中示出采暖、通风和空气调节(HVAC)单元(例如，使用蒸发器12的冷却器10)的一个示例性实施方案的示意图。蒸汽制冷剂流14被引导到压缩机16中并且随后引导到冷凝器18，所述冷凝器使制冷剂经由与冷却水流82相互作用而冷凝成液态制冷剂流20。液态制冷剂20流过膨胀阀22。膨胀阀22朝向蒸发器12输出蒸汽和液态制冷剂混合物24，所述混合物在蒸发器12中被煮沸且经由与穿过蒸发器12的水流80进行热能交换而被所述热能交换冷却。压缩机16可以是例如螺杆式压缩机、往复式压缩机、涡旋式压缩机或离心式压缩机，并且由例如电动机26的原动机驱动且被控制器28控制，所述控制器可操作地连接到压缩机16，在一些实施方案中，经由电动机26进行连接。
冷却器10进一步包括沿着冷却器10的制冷剂路径32定位的水分传感器30。在所示的实施方案中，水分传感器30沿着制冷剂路径32定位在蒸发器12与压缩机16之间，但在其他实施方案中，水分传感器30可以定位在其他位置，例如，在压缩机16与冷凝器18之间或者在冷凝器18与蒸发器12之间。
在一些实施方案中，冷却器10进一步包括净化***60，所述净化***被配置成从在制冷剂路径32中循环的制冷剂流中净化出水分。在所示的实施方案中，净化阀62使制冷剂和诸如空气的非可冷凝气体的混合物从冷凝器18中转向，并且由净化泵66将所述混合物泵送到净化冷凝器64。混合物随后前进到净化分离室68，在所述净化分离室中液态制冷剂与空气和制冷剂的气态混合物分离。气态混合物前进到碳罐70，在所述碳罐中收集气态制冷剂，并且空气经由排放口74排放到周围环境。再生泵72迫使气态制冷剂去往蒸发器12。应了解，净化***60仅仅是实例，并且可以利用此类***的其他配置。
现在参考图2，更详细地示意性示出水分传感器30。水分传感器30包括连接到制冷剂路径32的观察玻璃34，使得制冷剂流过所述制冷剂路径。观察玻璃34包括定位在其中的变色材料样本36，所述变色材料样本暴露于沿着制冷剂路径32流动的制冷剂。变色材料样本36被配置成视制冷剂的湿度水平而定来改变颜色。例如，当暴露于相对干燥的制冷剂流时，变色材料样本36是蓝色。当制冷剂流湿度超过阈值时，变色材料样本36是橙色，并且当制冷剂流湿度低于但接近阈值时，变色材料样本36可以是中间色，诸如，深紫色。应了解，这些颜色仅仅是示例性的，并且可以利用其他颜色。同样地，可以使用任何类型的水分传感器，只要所述传感器基于制冷剂的含水量/湿度而改变颜色即可。
水分传感器30进一步包括颜色传感器38，所述颜色传感器与变色材料样本36可视通信。在图2所示的实施方案中，颜色传感器38定位在观察玻璃壳体40的外部，但应了解，在其他实施方案中，颜色传感器38可以定位在观察玻璃壳体40内。颜色传感器38包括用于感测变色材料样本36的颜色的太阳传感器42，以及用于照亮变色材料样本36来改进太阳传感器42的操作的光源44，例如，白光LED灯。颜色传感器38进一步包括用于使得能够将数字化信号传达给传感器28的电路46，所述数字化信号指示变色材料样本36的颜色。在一个实施方案中，可以省略光源44。在一个实施方案中，可以使用任何类型的颜色传感器38，只要颜色传感器38能够检测到变色材料样本36中的颜色变化即可。
控制器28可以被配置成基于数字化信号来采取动作。例如，如果感测到深色，诸如，深蓝色，那么制冷剂流是“干燥”的，在一些实施方案中，这指示水分水平或水含量低于百万分之50。如果感测到中间色，诸如，紫色，那么制冷剂流可以具有在约百万分之50与百万分之150之间的水分水平。可以由控制器28通过对信号或警报(诸如，黄灯)的照明来指示警示，从而向冷却器10的操作人员指示警告。此外，如果在一些实施方案中感测到橙色，指示水分水平超过百万分之150，那么控制器28可以通过发起红灯的照明或对冷却器10的操作人员的其他警报来指示高级警告。这些范围仅仅是示例性的，并且可以使用其他范围。控制器28也可以被配置成在所感测的颜色指示水分水平超过选定的阈值时采取动作来校正制冷剂流的水分水平，例如，激活净化***60并且通过净化阀62的操作来将流引导到净化***60中，以降低制冷剂流的水分水平。在一个实施方案中，选定的阈值可以是百万分之150。在一个实施方案中，选定的阈值可以大于或小于百万分之150。
本文中公开的水分传感器30实现对制冷剂的水分水平的自动诊断，而无需操作人员介入。水分传感器30与控制器28直接通信来发起警告和/或其他动作，并且以低成本操作。此外，通电的部件与制冷剂并未直接接触。
尽管只结合有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应易于理解，本公开并不限于此类公开的实施方案。相反，本公开可以进行更改以并入在此之前并未描述但在精神和/或范围上相符的任何数量的变化、修改、替换或等效布置。此外，尽管已描述了各种实施方案，但应理解，本公开的方面可以只包括所描述的实施方案中的一些实施方案。因此，本公开不应被视为受限于前述描述，而只受限于所附权利要求书的范围。

Claims (17)

1.一种用于采暖、通风和空气调节(HVAC)***的制冷剂流的水分感测***，所述水分感测***包括：
水分传感器，所述水分传感器包括设置在所述HVAC***的制冷剂流中的变色材料样本，所述变色材料样本被配置成改变颜色来作为对所述制冷剂流的水分水平的指示；以及
颜色传感器，所述颜色传感器与所述水分传感器光通信，并且被配置成感测所述变色材料的颜色并将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。
2.如权利要求1所述的水分感测***，其中所述水分传感器设置在观察玻璃壳体的内部。
3.如权利要求2所述的水分感测***，其中所述颜色传感器设置在所述观察玻璃壳体的外部。
4.如权利要求1所述的水分感测***，其中所述颜色传感器包括用于照亮所述水分传感器的发光二极管。
5.一种采暖、通风和空气调节(HVAC)***，所述HVAC***包括：
压缩机，所述压缩机用于压缩穿过制冷剂通道的制冷剂流；
冷凝器，所述冷凝器沿着所述制冷剂通道设置并且与所述压缩机流体连通；
蒸发器，所述蒸发器沿着所述制冷剂通道设置并且与所述压缩机和所述冷凝器流体连通；以及
水分感测***，所述水分感测***沿着所述制冷剂通道设置，所述水分感测***包括：
水分传感器，所述水分传感器包括变色材料样本，所述变色材料样本设置在所述制冷剂通道中并暴露于穿过所述制冷剂通道的制冷剂流，所述变色材料样本被配置成改变颜色来作为对所述制冷剂流的水分水平的指示；以及
颜色传感器，所述颜色传感器与所述水分传感器光通信，并且被配置成感测所述变色材料的颜色并将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。
6.如权利要求5所述的HVAC***，其中所述水分传感器设置在观察玻璃壳体的内部。
7.如权利要求6所述的HVAC***，其中所述颜色传感器设置在所述观察玻璃壳体的外部。
8.如权利要求5所述的HVAC***，其中所述颜色传感器包括用于照亮所述水分传感器的发光二极管。
9.如权利要求5所述的HVAC***，其中所述HVAC***控制器被配置成基于传达给所述HVAC***控制器的所述感测的颜色而采取一个或多个动作。
10.如权利要求9所述的HVAC***，其中所述一个或多个动作包括发起警报或警告。
11.如权利要求9所述的HVAC***，其中所述一个或多个动作包括发起制冷剂流干燥或净化操作。
12.一种操作采暖、通风和空气调节(HVAC)***的方法，所述方法包括：
使冷凝的变色材料样本暴露于制冷剂流；
经由颜色传感器来感测所述变色材料的颜色，所述颜色指示所述制冷剂流的水分水平；以及
将所述感测的颜色传达给HVAC***控制器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述颜色传感器设置在观察玻璃壳体的外部。
14.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括照亮所述变色材料样本。
15.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括基于所述变色材料样本的所述感测的颜色而经由所述HVAC***控制器来发起一个或多个动作。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述HVAC***控制器基于所述变色材料样本的所述感测的颜色而发起警报或警告。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述HVAC***控制器基于所述变色材料样本的所述感测的颜色而发起制冷剂流干燥或净化操作。
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