JP6427553B2 - 電子コントローラ装置、hvac&rシステム、自動制御システム及び負荷ユニットの動作制御方法 - Google Patents
電子コントローラ装置、hvac&rシステム、自動制御システム及び負荷ユニットの動作制御方法 Download PDFInfo
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Description
HVACRユニットレベル、ビル又はキャンパスのレベル、若しくは、大規模システムのいずれかであり、及び/又は、
有線又は無線ネットワークの一部、すなわち、ビル管理システム又はエネルギー管理システム(BMS/EMS)でもある。
[冷却又は冷凍動作を最適化する操作]
a)デジタルリサイクルカウンタにより、あるいは、蒸気圧縮サイクルにおいてコンプレッサーが起動したときにそのカウントを初期化するタイミングカウンタを介して、のいずれかによって決定される経過した時間間隔、
b)初期レベルから、当該レベルの予め定められた割合、学習された割合又デフォルトの割合まで、若しくは、ルックアップテーブルから得られる臨界相対レベルまでの、蒸発器コイルを通る冷媒質量流量又はその代理変数における減少、
c)VCCRユニットサイクルにおいて検知された他の物理量の変化、又は
d)関連するサーモスタット検知デバイスからのサーモスタット充足信号の受信。
a)予め定められた数、学習された数又デフォルトの数(例えば、時間当たり6回)、若しくは
b)ルックアップテーブルから得られる数
a)初期レベルから、予め定められた、学習された又はデフォルトの僅かにより高いレベルまでの(蒸発器内を満たす冷却ガスの状態変化及び加熱の後、つまり、状態の変化vs過熱の単純増加の後、における増大した過熱)又は、ルックアップテーブル(例えば、コンプレッサーのショートサイクルを回避するための最小アイドルタイムに関するOEMガイドラインに基づいて作成されたもの)から得られる臨界相対レベルまでの蒸発器コイル排出温度の上昇。
b)デジタルリサイクルカウンタにより、又は、蒸気圧縮サイクルが停止した時にその計数を初期化するリサイクルタイマを介して、のいずれかによって決定される、予め定められ、予め導出され又は学習された経過した時間間隔(さらに以下に記載する通り、これらの時間間隔は、ショートサイクルを防止するための最小の「オフ」タイムに関する知識体系及びコンプレッサーOEMからの公表を完全に反映することができ、したがって、この間隔は、関連するVCCRユニットに対し、非ショートサイクル保護を与えることができる)、
c)VCCRユニットサイクルにおいて検知された他の物理量の変化、又は
d)関連するサーモスタット検知デバイスからのサーモスタット呼出信号の受信。
a)予め定められた数、学習された数又デフォルトの数(例えば、時間当たり6回)、若しくは
b)ルックアップテーブルから得られる数
a)事前設定/事前導出
b)実時間バックルッキング入力、又は、最初のX機器サイクルを超えるその他の学習要素のいずれかに基づいて学習された最適化、
c)ルックアップテーブルからの値、又は
d)他の設定値ソース
を特徴とする。
[冷却及び冷凍サイクルにおけるデバイスの動作メカニズム]
このOEMによって特定されたオフ時間の間(一般的には3〜4分のオーダーのみ)、補助機器(ブロア及びファン、図3(B)のダイアグラムにおけるE及びF)が動作し続けることにより、冷却及び除湿が続く。蒸発器コイルがわずかに温まり、以下の2つの有益な効果が得られる。(1)初期の蒸発器コイル着氷の減少(結晶形成の第1層は、さらなるコイル着氷に対して重要な意味をもち、コイル着氷の減少は、RUの取り付けによる大きな補助的利益である)。(2)コンプレッサーが再起動され、R−22が蒸発器コイル内に再度流入されるとき、僅かに上昇した温度が、R−22が気化する沸騰割合を向上させる。これにより、単位時間当たりの熱負荷が除去される。
蒸発器コイル:QL/M=h1−h4
凝縮器コイル:QH/M=h2−h3
このエネルギーフローを引き起こすコンプレッサー仕事量Wは、次のようにQL及びQHと関連する。
QL+QH=W、ここでQL及びW(システムに入るエネルギー)<0
従って、期間「t」にわたる、BTUにおける蒸発器コイル熱伝達は、以下により与えられる。
QL=∫(質量流量[ポンド/時間])*(h1[t]−h4[t])*dt
=∫m(t)*dh(t)*dt
QL=∫(質量流量[ポンド/時間])*(h1[t]−h4[t])*dt
=∫m(t)*dh(t)*dt
蒸発器コイル熱伝達に焦点を当ててより詳細に説明すれば、
1.TXV(D)の検知バルブは、蒸発器(B)から離れるR−22の過熱温度をポイント1において検知し、コンプレッサーに対する過熱蒸気のバリアを維持するように開閉することにより、液体R−22がコンプレッサーへ流入してコンプレッサーにダメージを与えるのを防止する。
2.しかしながら、コイル内で発生した多すぎる過熱は、冷却を提供するためにフラッシュ蒸発を可能にするコイル内の液体R−22の不足を意味する。R−22は、(R−22のフラッシュ蒸発による)最大の冷却を実現できずに、コイルの最終部分を素通りする。このことは、後付け改造されたコイルRU、及び、後付け改造されていないコイルRUのIR写真で観察できる。後者の場合、コイル排出端の重要な部分が赤くなっている。
3.また、より高い過熱は、コンプレッサーを加熱し、結果として、コンプレッサー寿命に悪影響を与える。
RUは、コンプレッサーランタイムを最適化することにより、過熱状態の最適化も可能にする。コンプレッサーアイドルタイムは、コンプレッサー保護における過熱を補い、過熱を低下させてプレッサーの安全を維持する。
4.その結果、冷却コイルは、R−22の気化vs過熱に寄与するより広い表面積をもち、より高い平均質量流量と組み合わせることにより、熱伝達手段QLが維持される。
5.後付け改造されたRUvs「ベースライン」空調ユニットの動作におけるシーケンス:
ベースライン: コンプレッサーの動作中、TXVは、最初は開いているが、その後に閉じて、蒸発器及び凝縮器の間の△P(大きな過熱)を維持する。
RU: TXVが開いている状態で、コンプレッサーが動作し、その後、TXVが閉じ続けているときに、コンプレッサーは〜3分の間アイドルする。→ポイント1においてT↑P↑、TXVが再び開き、コイルへのR−22質量流量を増加させる。コンプレッサーが再始動したとき、流入R−22の質量流量が高くなり、かつ、過冷却が低下する。加えて、排出時の過熱を減少させ、その結果、熱伝達が向上する。
6.従って、ベースラインvsRUの後付け改良された熱伝達:
QL(ベースライン)=∫m(t)*dh(t)*dt
←→
QL(RU)=∫m(t)↑*dh(t)↑*dt↓
59.XHz:「業務用A」負荷グループは、エクステンドオフモードに入る(「業務用A」は、例えば、いくらかの余剰容量をもつ大きな冷凍及び業務用空調の負荷であり、又は、非重要エリア内である)
59.YHz:「業務用B」負荷グループは、エクステンドオフモードに入る。
a)レベル2:信号受信に応じて、(複数のコンプレッサーHVACRユニットの)1コンプレッサーが、最大6時間の間、アイドルされた状態にエクステンドオフされる。
b)レベル3:(i)RUユニットは、通常の通りに設置され、エクステンドラン温度センサが、関連する還気ダクト気流中に配線されることにより、還気温度が予め定められた温度を超えて上昇すれば、基本ラン設定を超えてコンプレッサーのランタイムを延長することができる。デバイスは、HACRユニット電流の1フェイズを監視する電流CTと、還気ダクト温度を監視するエクステンドラン温度プローブとともに、セットアップされ得る。(ii)通常のDRユニットの動作中、RUユニットは、コンプレッサー効率を向上させることができ、その結果、10%〜20%オーダーで平均需要を削減することができる。(iii)DR協調ネットワークからの一連の信号に応じて、
1) DRユニットは、最初に、短い「予冷」シーケンスに入ることができ、DRユニットの被制御空間の温度を1〜2°Fまで低減し、その後、
2) 「DR」シーケンスに移行することができ、RUユニットのエクステンドオフ機能を用いて、要求された30%〜40%目標平均kWの削減を達成するのに十分な間隔の間、DRユニットのコンプレッサーの電源を切る。
3) 居住快適性保護は、RUユニット上のエクステンドランセンサによって提供され、還気ダクト内の温度が上述した80〜82°F帯に達すれば、DRユニットコンプレッサーランタイムを延長することができる。
4)適切な信号の提供に加え、各HVACRユニット上のユニットは、どのような問い合わせ間隔が望まれているとしても、線電流、還気ダクト温度及びステータスデータを提供することができる。
(iv)代替のレベル3シーケンス
A) RUは、オプションとして、電力メータ及びエネルギーモニタを組み込みことができ、
B) RUは、還気温度に応答することができ、一定値を超える制御を行わないことを決定することができ、
C) 電力メータは、一つのユニットにおける3つのフェーズと、他のユニットにおける唯一つのフェーズとのエネルギー使用を記録することができ、
D) エネルギーモニタは、電力メータからのパルス入力を受け付け、電気使用の永久記録を保持することができ、
E) エネルギーモニタデータを15分ごとに無線ゲートウェイに報告することができ、
F) RUは、永久記録における冷却及び加熱の各ステージの動作時間を記録することができ、
G) RUは、室内空気及び外気の温度のログを生成することにより、エネルギー節約の推定を目的として、ランタイムと比較できる度−日(又は度−時間)の永久ログを保持することができ、
H) RU周辺装置は、常にリスニングするルータとしても機能することができ、
I)需要応答は、以下のようなこのシステムによって実行される。
a1) ネットワークコーディネータは、「予冷」又は「需要応答」命令の何れかを発行することができ、
a2) RUは、ほぼリアルタイムで命令を聞くことができ、プログラムされたように、設定値を変更することにより応答することができ、
a3) エネルギーモニタは、チェックインしたときに、「予冷」又は「需要応答」命令を受け取り、そして出力することができ、
b1) 「予冷」命令ならば、速度コントローラへの信号として、「エクステンドラン」のリレーを閉じ、
b2) 「需要応答」命令ならば、速度コントローラへの信号として、「エクステンドオフ」のリレーを閉じ、
a4) 「予冷」及び「需要応答」の各モードの開始時及び終了時に、RU及びエネルギーモニタは、それらの記録値を送り、それにより、中央コンピュータは、延長された期間を超える一般的な記録用途とは別に、これらの重要な期間中の値を記録することができる。
[燃料燃焼加熱サイクルにおけるデバイスの動作メカニズム]
[本発明の更なる特徴]
1. 本発明は、交流電流により駆動されるエネルギー消費機器の負荷需要及び動作を自動的に制御及び管理するための電子コントローラ装置に係り、以下のものによって構成される。
a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列に接続可能であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、
b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を生成するカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルリサイクルカウンタと、
c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルタイマと、
d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギー使用及び/又は需要の改良された最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作することを保証できる、少なくとも一つの初期デフォルト値及びルックアップテーブルを有する学習モジュールと、
e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクルに関連する少なくとも一つの物理量及び/又は空間の温度を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能な外部調整装置と、
f)b)、c)、d)及びe)の2以上から得られた入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる競売制御信号デバイスとを備え、
前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルトの設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作(ランタイム)を最適化する。
2. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、前記負荷ユニットは、前記落札制御信号の下で動作する蒸気圧縮冷却/冷凍(VCCR)ユニットのコンプレッサーを有し、前記落札制御信号は、
1)前記デジタルリサイクルカウンタにより求められ、あるいは、前記蒸気圧縮サイクルにおける前記コンプレッサーの始動時にカウントを開始する前記リサイクルタイマを介して求められた経過時間間隔、
2)蒸発器コイルを通って、初期レベルから、そのレベルの予め定められた割合、学習された割合又はデフォルトの割合へ至る、若しくは、前記ルックアップテーブルから得られた臨界相対レベルへ至る、冷媒質量流量又は冷媒質量流量の代理変数において検知された減少、
3)2)の場合とは異なる、前記VCCRユニットサイクルにおいて検知される物理量における変化、又は、
4)関連するサーモスタット検知デバイスからのOEMサーモスタット充足信号の受信、
のうちより短いものから導かれる。
3. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、負荷ユニットランタイムは、前記VCCRコンプレッサーが温度一定負荷の下において動作時間当たりで次のサイクル数を超えずに動作することを保証する制御メカニズムに反して、さらに競売される。
i)予め定められた数、学習された数又はデフォルト数、若しくは、
ii)前記ルックアップテーブルから得られる数
4. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、前記VCCRコンプレッサーが、前記負荷ユニットランタイムの下で始動された後、前記負荷ユニットは、ある間隔の間アイドルにされ、前記アイドル間隔の期間は、落札制御信号に基づいて決定され、前記アイドル間隔信号は、以下のより長いものから導かれる。
a)初期レベルから、予め定められた、学習された又はデフォルトの僅かに高いレベルへ至る、若しくは、ルックアップテーブルから得られる臨界相対レベルへ至る、蒸発器コイル排出温度の増加、
b)前記デジタルリサイクルカウンタにより求められ、あるいは、前記蒸気圧縮サイクルにおける前記コンプレッサーの停止時にそのカウントを開始する前記リサイクルタイマを介して求められる、事前設定された、事前導出された又は学習された、経過した時間間隔、
c)前記VCCRユニットにおいて検知された他の物理量の変化、又は、
d)関連するサーモスタット検知デバイスからのOEMサーモスタット呼出信号の受領
5. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、負荷ユニットアイドルタイムは、前記VCCRコンプレッサーが温度一定負荷の下において動作時間当たりで次のサイクル数を超えずに動作することを保証する制御メカニズムに反して、さらに競売される。
i)予め定められた数、学習された数又はデフォルトの数、若しくは、
ii)前記ルックアップテーブルから得られる数
6. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、様々な補足的命令信号又は他の外部システム信号を用いて、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルトの設定を変更することにより、需要応答及びスマートグリッド機能を実現する。
7. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、関連施設における太陽光発電電力の設定割当の前記信頼性を高めるためにアクチュエータとして適用することが可能である。
8. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、コンプレッサー駆動による冷媒ポンピングの間に、前記コイルをわずかにウォームアップすることを許可することにより、VCCRコンプレッサーの動作中及び蒸発器の熱伝達中の前記装置を用いて提供される最適化動作が、コイル氷結の低減又は除去にも貢献する。
9. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、VCCR内の冷媒を増加させる冷媒注入を許可する前記装置を用いて、スラッギング(前記コンプレッサー内への液冷媒の移動)及びコイル氷結に対する強力な保護が得られ、その結果、前記システムにより大きな熱質量を提供し、また、同じ電気定格に対してより大きな冷却能力を提供する。
10. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、前記装置は、アイドリング中のコンデンサファン及びその他の補助機器がVCCR動作に与える影響の評価に用いることが可能であり、そのため、追加的なエネルギー節約を許可するために、VCCR動作中に間隔をおいてうまくそれらをアイドリングさせ、さらに、より高い冷媒圧力が維持されることを許可することにより熱伝達を向上させる。
11. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、燃料燃焼過熱用の前記装置を用いた、異なるメカニズム及び熱力学的動作が介在し、補足温度又は圧力検知デバイスからのフィードバック信号は、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定の補足に使用可能であることから、前記燃料燃焼加熱機器におけるバーナー動作(ランタイム)を最適化し、それによって、前記バーナー燃焼空間における前記熱媒体(空気又は水)への熱伝達を向上させる。
12. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、補足命令信号又は他の外部システム信号を適用して、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を変更することにより、需要応答及び他の機能性を実現する。
13. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、関連するコンプレッサー又はバーナー装置へ非ショートサイクル保護を提供可能である。
14. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、前記装置の制御アーキテクチャの特徴の学習は、前記装置の導入を容易にする。
15. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの電子コントローラ装置において、前記装置なしで動作するHVAC&Rシステムと比較して、前記HVAC&Rシステムにおけるフィードバックソースとしての熱センサや湿度センサへの依存を減少させる。
16. 本発明は、暖房、換気、空調又は冷凍(HVAC&R)システムに係り、暖房、換気、空調又は冷凍ユニットと、請求項1の前記電子コントローラ装置とを備え、前記電子コントローラ装置は、HVAC&Rシステムのサーモスタット制御信号を遮断することによって、前記遮断されたサーモスタット命令を処理し、前記HVAC&Rシステムの負荷ユニットへの出力信号として調整済制御信号を生成する。
17. 本発明は、HVAC&Rシステムの自動制御システムに係り、以下のものによって構成される。
サーモスタット(又は他の制御信号ソース)と、
電子コントローラ装置と、
電力供給線に接続された操作可能な少なくとも一つの負荷ユニットとを備えたHVAC&Rシステムの自動制御システムにおいて、
前記電子コントローラ装置は、制御信号ソースと被制御機器の負荷との間の制御信号線上に配置されることが可能であり、前記電子コントローラ装置は、
a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、
b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を数えるカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルリサイクルカウンタと、
c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔と経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルタイマと、
d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギーの使用及び/又は需要の改良された最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作することを保証できる、少なくとも一つの初期デフォルト値及びルックアップテーブルを有する学習モジュールと、
e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクル及び/又は空間の温度に関連する少なくとも一つの物理量を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能な外部調整装置と、
f)b)、c)、d)及びe)の2以上から得られた入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる競売制御信号デバイスとを備え、
前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作(ランタイム)を最適化する。
18. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかのシステムにおいて、HVAC&Rシステムがガス圧縮/圧縮空気システム(例えば、VCCRシステム)を備える。
19. 本発明は、HVAC&Rシステムにおける電気によって駆動される少なくとも一つの負荷ユニットの電力使用及び/又は負荷需要並びに動作を自動制御及び管理する方法に係り、以下のものにより構成される。
サーモスタット(又は他の制御信号ソース)と被制御機器の負荷との間の制御信号線上に電子コントローラ装置を電気的に接続するステップを有し、前記電子コントローラ装置は、a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を数えるカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルリサイクルカウンタと、c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔と経過したアイドルタイム間隔を求めることができるデジタルタイマと、d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギーの使用及び/又は需要の改良された最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作することを保証できる、少なくとも一つの初期デフォルト値及びルックアップテーブルを有する学習モジュールと、e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクル及び/又は空間の温度に関連する少なくとも一つの物理量を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能な外部調整装置と、f)b)、c)、d)及びe)の2以上から得られた入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる競売制御信号デバイスとを備え、前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作(ランタイム)を最適化し、
冷却、冷凍又は暖房のための前記サーモスタットからの少なくとも一つのサーモスタット命令を前記電子コントローラ装置において遮断し、
前記遮断されたサーモスタット命令を前記電子コントローラ装置において処理することにより、出力信号として調整済制御信号を生成し、
前記電子コントローラ装置によって生成された前記出力信号を前記コントローラスイッチへ出力し、前記負荷ユニットの動作を制御する。
20. 先の又は以下の実施形態/特徴/態様のいずれかの方法において、前記HVAC&Rシステムはガス圧縮/圧縮空気システム(例えば、VCCRシステム)である。
Claims (19)
- 交流電流により駆動されるエネルギー消費機器の負荷需要及び動作を自動的に制御及び管理するための電子コントローラ装置であって、
a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列に接続可能であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、
b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を生成するカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求め、競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルリサイクルカウンタと、
c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求め、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルタイマと、
d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギー使用及び/又は需要の最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作するように負荷ユニット動作を制限することができる、負荷ユニットのための機器エネルギー最適化に関するヒストリカルアルゴリズム入力、初期デフォルト値、及び、ルックアップテーブルから得られる値の少なくとも一つを有し、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する学習モジュールと、
e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクルに関連する少なくとも一つの物理量及び/又は空間の温度を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能であり、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する外部状態装置と、
f)最小値の選択は前記負荷ユニットのランタイム間隔の選択に関連し、最大値の選択は前記負荷ユニットのアイドルタイム間隔の選択に関連するように、b)、c)、d)及びe)の2以上から得られた前記入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる前記競売制御信号デバイスとを備え、
前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルトの設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作を最適化する電子コントローラ装置。 - 前記負荷ユニットは、前記落札制御信号の下で動作する蒸気圧縮冷却/冷凍(VCCR
)ユニットのコンプレッサーを有し、前記落札制御信号は、
1)前記デジタルリサイクルカウンタにより求められ、あるいは、前記蒸気圧縮サイクルにおける前記コンプレッサーの始動時にカウントを開始する前記リサイクルタイマを介して求められた経過時間間隔、
2)蒸発器コイルを通って、初期レベルから、そのレベルの予め定められた割合、学習された割合又はデフォルトの割合へ至る、若しくは、前記ルックアップテーブルから得られた臨界相対レベルへ至る、センサによる検出を用いた冷媒質量流量又は冷媒質量流量の代理変数において検知された減少、
3)2)の前記センサとは異なるセンサによる検出を用いた、前記VCCRユニットサイクルにおいて検知される2)とは異なる物理量における変化、又は、
4)関連するサーモスタット検知デバイスからのOEMサーモスタット充足信号の受信、
のうちより短いものから導かれる請求項1に記載の電子コントローラ装置。 - 負荷ユニットランタイムは、前記VCCRコンプレッサーが温度一定負荷の下において動作時間当たりで次のサイクル数を超えずに動作することを保証する制御メカニズムに反して、さらに競売される請求項2に記載の電子コントローラ装置。
i)予め定められた数、学習された数又はデフォルトの数、若しくは、
ii)前記ルックアップテーブルから得られる数 - 前記VCCRコンプレッサーが、前記負荷ユニットランタイムの下で始動された後、前記負荷ユニットは、ある間隔の間アイドルにされ、前記アイドル間隔の期間は、落札制御信号に基づいて決定され、前記アイドル間隔信号は、以下のより長いものから導かれる請求項2に記載の電子コントローラ装置。
a)初期レベルから、予め定められた、学習された又はデフォルトの僅かに高いレベルへ至る、若しくは、ルックアップテーブルから得られる臨界相対レベルへ至る、蒸発器コイル排出温度の増加、
b)前記デジタルリサイクルカウンタにより求められ、あるいは、前記蒸気圧縮サイクルにおける前記コンプレッサーの停止時にそのカウントを開始する前記リサイクルタイマを介して求められる、事前設定された、事前導出された又は学習された、経過した時間間隔、
c)前記VCCRユニットサイクルにおいて検知された他の物理量の変化、又は、
d)関連するサーモスタット検知デバイスからのOEMサーモスタット呼出信号の受領 - 負荷ユニットアイドルタイムは、前記VCCRコンプレッサーが温度一定負荷の下において動作時間当たりで次のサイクル数を超えずに動作することを保証する制御メカニズムに反して、さらに競売される請求項4に記載の電子コントローラ装置。
i)予め定められた数、学習された数又はデフォルトの数、若しくは、
ii)前記ルックアップテーブルから得られる数 - 様々な補足的命令信号又は他の外部システム信号を用いて、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルトの設定を変更することにより、需要応答及びスマートグリッド機能を実現する請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 関連施設における太陽光発電電力の設定割当の前記信頼性を高めるためにアクチュエータとして適用することが可能である請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- コンプレッサー駆動による冷媒ポンピングの間に、前記コイルをわずかにウォームアップすることを許可することにより、VCCRコンプレッサーの動作中及び蒸発器の熱伝達中の前記装置を用いて提供される最適化動作が、コイル氷結の低減又は除去にも貢献する請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- VCCR内の冷媒を増加させる冷媒注入を許可する前記装置を用いて、(コンプレッサー内への液冷媒の移動からなる)スラッギング及びコイル氷結に対するより大きな保護が得られ、その結果、前記システムにより大きな熱質量を提供し、また、同じ電気定格に対してより大きな冷却能力を提供する請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 前記装置は、アイドリング中のコンデンサファン及びその他の補助機器がVCCR動作に与える影響の評価に用いることが可能であり、そのため、追加的なエネルギー節約を許可するために、VCCR動作中に間隔をおいてうまくそれらをアイドリングさせ、さらに、より高い冷媒圧力が維持されることを許可することにより熱伝達を向上させる請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 前記装置は、燃料燃焼加熱制御に使用することができ、補足温度デバイス又は圧力検知デバイスからのフィードバック信号は、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定の補足に使用可能であることから、前記燃料燃焼加熱機器におけるバーナー動作(ランタイム)を最適化し、それによって、前記バーナー燃焼空間における空気又は水からなる熱媒体への熱伝達を向上させる請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 補足命令信号又は他の外部システム信号を適用して、前記予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を変更することにより、需要応答及び他の機能性を実現する請求項11に記載の電子コントローラ装置。
- 関連するコンプレッサー又はバーナー装置へ非ショートサイクル保護を提供可能である請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 前記装置なしで動作するHVAC&Rシステムと比較して、前記HVAC&Rシステムにおけるフィードバックソースとしての熱センサや湿度センサへの依存を減少させる請求項1に記載の電子コントローラ装置。
- 暖房、換気、空調又は冷凍ユニットと、請求項1の前記電子コントローラ装置とを備え、前記電子コントローラ装置は、HVAC&Rシステムのサーモスタット制御信号を遮断することによって、前記遮断されたサーモスタット命令を処理し、前記HVAC&Rシステムの負荷ユニットへの出力信号として調整済制御信号を生成する暖房、換気、空調又は冷凍(HVAC&R)システム。
- サーモスタットと、
電子コントローラ装置と、
電力供給線に接続された操作可能な少なくとも一つの負荷ユニットとを備えたHVAC&Rシステムの自動制御システムにおいて、
前記電子コントローラ装置は、制御信号ソースと制御される少なくとも一つの前記負荷ユニットの負荷との間の制御信号線上に配置されることが可能であり、前記電子コントローラ装置は、
a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、
b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を数えるカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求め、競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルリサイクルカウンタと、
c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔と経過したアイドルタイム間隔を求め、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルタイマと、
d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギーの使用及び/又は需要の最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作するように負荷ユニット動作を制限することができる、負荷ユニットのための機器エネルギー最適化に関するヒストリカルアルゴリズム入力、初期デフォルト値、及び、ルックアップテーブルから得られる値の少なくとも一つを有し、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する学習モジュールと、
e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクル及び/又は空間の温度に関連する少なくとも一つの物理量を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能であり、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する外部状態装置と、
f)最小値の選択は前記負荷ユニットのランタイム間隔の選択に関連し、最大値の選択は前記負荷ユニットのアイドルタイム間隔の選択に関連するように、b)、c)、d)及びe)の2以上から得られた前記入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる前記競売制御信号デバイスとを備え、
前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作を最適化するHVAC&Rシステムの自動制御システム。 - HVAC&Rシステムがガス圧縮/圧縮空気システムを備えた請求項16に記載のシステム。
- HVAC&Rシステムにおける電気によって駆動される少なくとも一つの負荷ユニットの電力使用及び/又は電力需要並びに動作を自動制御及び管理する方法であって、
サーモスタットと被制御機器の負荷との間の制御信号線上に電子コントローラ装置を電気的に接続するステップを有し、前記電子コントローラ装置は、a)負荷ユニットへの動作電力の流れを制御する負荷ユニット制御スイッチに接続された制御信号線に直列であり、前記制御信号線を開閉可能なコントローラスイッチと、b)前記制御信号線上の振動制御信号の振動数を数えるカウンタを有し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔及び経過したアイドルタイム間隔を求め、競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルリサイクルカウンタと、c)実時間の入力インデックスを提供し、前記負荷ユニットのための経過したランタイム間隔と経過したアイドルタイム間隔を求め、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力することができるデジタルタイマと、d)入力情報を分析し、前記負荷ユニットのエネルギーの使用及び/又は需要の最適化アルゴリズムを導出する学習モジュールであって、温度一定負荷の下で学習した動作時間当たりのサイクル数を超えずに負荷ユニットが動作するように負荷ユニット動作を制限することができる、負荷ユニットのための機器エネルギー最適化に関するヒストリカルアルゴリズム入力、初期デフォルト値、及び、ルックアップテーブルから得られる値の少なくとも一つを有し、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する学習モジュールと、e)前記負荷ユニットの負荷ユニットサイクル及び/又は空間の温度に関連する少なくとも一つの物理量を検知する少なくとも一つのセンサと通信可能であり、前記競売制御信号デバイスへの入力信号となる信号を出力する外部状態装置と、f)最小値の選択は前記負荷ユニットのランタイム間隔の選択に関連し、最大値の選択は前記負荷ユニットのアイドルタイム間隔の選択に関連するようにb)、c)、d)及びe)の2以上から得られた前記入力信号から最大値又は最小値を選択し、選択された信号を落札制御信号として前記コントローラスイッチへ出力することができる前記競売制御信号デバイスとを備え、前記負荷ユニットからのフィードバック信号は、前記電子コントローラ装置によって処理可能であり、予め定められた設定、学習された設定又はデフォルト設定を補足するために使用され、負荷ユニット動作(ランタイム)を最適化し、
冷却、冷凍又は暖房のための前記サーモスタットからの少なくとも一つのサーモスタット命令を前記電子コントローラ装置において遮断し、
前記遮断されたサーモスタット命令を前記電子コントローラ装置において処理することにより、出力信号として調整済制御信号を生成し、
前記電子コントローラ装置によって生成された前記出力信号を前記コントローラスイッチへ出力し、前記負荷ユニットの動作を制御する方法。 - 前記HVAC&Rシステムがガス圧縮/圧縮空気システムを備えた請求項18に記載の方法。
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