冷却系统的制作方法

本公开一般涉及冷却系统，诸如致冷系统。

背景技术：

冷却系统被用于冷却空间，诸如住宅、商业大楼和/或致冷单元。这些系统使被用于冷却该空间的致冷剂循环(也称为装填(charge))。

技术实现要素：

本公开设想一种非常规的冷却系统，它根据被检测的泄漏的致冷剂的浓度，检测致冷剂的泄漏并对此做出响应。该系统包含传感器，该传感器检测在被负载冷却的空间中泄漏的致冷剂的浓度。当该检测的浓度超过第一阈值时，该系统关闭向负载供应致冷剂的膨胀阀，以便阻止致冷剂流向该负载。如果泄漏继续，且检测的浓度超过第二阈值，该系统启动被设计成从该空间排空泄漏的致冷剂的排放系统。某些实施例将在下面被描述。

按照实施例，一种设备，包含膨胀阀、负载、传感器、排放系统和控制器。该膨胀阀冷却致冷剂。该负载使用该致冷剂冷却空间。该传感器检测在该空间中的致冷剂的浓度。该排放系统从该空间排空致冷剂。该控制器确定在该空间中的被检测的致冷剂浓度是否超过第一阈值，并响应于确定被检测的致冷剂浓度超过第一阈值，关闭该膨胀阀。该控制器还确定在该空间中的被检测的致冷剂的浓度是否超过第二阈值，并响应于确定被检测的致冷剂的浓度超过第二阈值，启动排放系统。

按照另一个实施例，一种方法，包含使用膨胀阀冷却致冷剂和使用该致冷剂冷却贴近负载的空间。该方法还包含使用传感器检测在该空间中的致冷剂的浓度。该方法进一步包含，确定在该空间中的被检测的致冷剂的浓度是否超过第一阈值，并响应于确定被检测的致冷剂的浓度超过第一阈值，关闭该膨胀阀。该方法还包含，确定在该空间中的被检测的致冷剂的浓度是否超过第二阈值，且响应于确定被检测的致冷剂的浓度超过第二阈值，启动排放系统以便从该空间排空致冷剂。

按照再另一个实施例，一种系统，包含高侧热交换器(highsideheatexchanger)、膨胀阀、负载、传感器、排放系统和控制器。该高侧热交换器从致冷剂消除热量。该膨胀阀冷却来自高侧热交换器的致冷剂。该负载使用该致冷剂冷却空间。该传感器检测在该空间中的致冷剂的浓度。该排放系统从该空间排空致冷剂。该控制器确定在该空间中的被检测的致冷剂的浓度是否超过第一阈值，并响应于确定被检测的致冷剂的浓度超过第一阈值，关闭该膨胀阀。该控制器还确定在该空间中的被检测的致冷剂的浓度是否超过第二阈值，并响应于确定被检测的致冷剂的浓度超过第二阈值，启动排放系统。

某些实施例提供一个或多个技术优点。例如，当在空间中的被检测的致冷剂浓度超过第一阈值时，实施例是检测并借助关闭膨胀阀隔离致冷剂泄漏。作为另一个例子，当被检测的泄漏的致冷剂的浓度超过第二阈值时，实施例是借助启动排放系统以便从该空间排空泄漏的致冷剂来维持该空间的安全。在一些实施例中，冷却系统中的泄漏在它们出现时被隔离，这可以防止整个冷却系统被关闭用于诊断和维修泄漏。某些实施例可能不包含、包含一些或全部上述技术优点。从这里包含的图、描述以及权利要求书，一个或多个其他的技术优点对本领域熟练的技术人员是容易明白的。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在结合附图参照下面的描述，附图中：

图1示出示例性冷却系统的诸部分；

图2示出图1的冷却系统的诸部分；和

图3是示出用于操作图1的冷却系统的方法的流程图。

具体实施方式

通过参照附图中的图1到图3，可以最好地理解本公开的实施例及其优点，相同的数字被用于各图中的相同的和对应的部分。

冷却系统被用于冷却空间，诸如住宅、商业大楼和/或致冷单元。这些系统使被用于冷却空间的致冷剂循环。在商品设置(retailsetting)中，冷却系统可以包含几个冷却单元，诸如举例说，冷冻箱、冷冻室、产品架和冷藏箱。每一单元使用致冷剂把某些空间冷却到不同的温度。

在一些实例中，冷却系统中的一个或多个单元可能把致冷剂泄漏进商品空间(retailspace)。例如，单元中的管道或管道中的接点可能变松动并产生泄漏。在已有系统中，整个冷却系统可能必须关闭，以便诊断、定位和/或维修该泄漏。此外，该商品空间可能必须被排空，以防止顾客和雇员被泄漏进商品空间中的致冷剂伤害。因此，简单的致冷剂泄漏可能导致商店收益的实质损失。

本公开设想一种非常规的冷却系统，它根据检测的被泄漏的致冷剂的浓度，检测并响应于致冷剂的泄漏。该系统包含传感器，该传感器检测在被负载冷却的空间中的泄漏的致冷剂浓度。当该检测的浓度超过第一阈值时，该系统关闭向负载供应致冷剂的膨胀阀，以阻止致冷剂流向该负载。如果泄漏继续且检测的浓度超过第二阈值，该系统启动被设计成从该空间排空泄漏的致冷剂的排放系统。按此方式，当最初检测到泄漏时，该泄漏可以与冷却系统的其余部分隔离，这样可能使泄漏停止。然后，该泄漏单元可以被检查和维修，而不用关闭冷却系统的其余部分。如果在该单元被隔离之后，泄漏继续，排放系统可以把泄漏的致冷剂从该商店排出。结果是，该商店可以不必被排空，即使有致冷剂的泄漏。该冷却系统将使用图1到3更详细地被描述。

图1示出示例性冷却系统100的各部分。如图1中所示，系统100包含一个或多个高侧热交换器105、一个或多个负载110、一个或多个压缩机120、以及一个或多个控制器125。虽然没有在图1中示出，系统100可以包含冷却系统的任何适当的部件，诸如举例说，膨胀阀、膨胀箱(flashtank)、油分离器、等等。在具体的实施例中，系统100隔离致冷剂泄漏，且如果泄漏不停止，则从系统100排出致冷剂。

高侧热交换器105可以从致冷剂消除热量。当从致冷剂消除热量时，致冷剂被冷却。本公开设想高侧热交换器105作为冷凝器、流体冷却器、和/或气体冷却器被操作。当作为冷凝器操作时，高侧热交换器105冷却致冷剂，使致冷剂的状态从气体改变到液体。当作为液体冷却器操作时，高侧热交换器105冷却液态致冷剂且该致冷剂保持液态。当作为气体冷却器操作时，高侧热交换器105冷却气态致冷剂且该致冷剂保持气态。在某些配置中，高侧热交换器105被定位，以致使从致冷剂消除的热量可以被释放进入空气中。例如，高侧热交换器105可以被定位在屋顶上，使从致冷剂消除的热量可以被释放进入空气中。作为另一个例子，高侧热交换器105可以被定位在建筑物外部和/或建筑物的侧面。

系统100包含一个或多个负载110，它们使用致冷剂冷却空间115。系统100可以包含多个负载110，每个冷却它们自己的相应空间115。在商品设置中，负载110可以是商店内的任何冷却单元，诸如举例说，产品架、冷藏箱、冷冻箱、和/或冷冻室。这些单元的每一个可以把相应的空间115冷却到不同的温度。例如，冷冻箱和冷冻室可以把空间冷却到冷冻温度以下(如在华氏32度或以下)。冷藏箱和产品架可以把空间115冷却到冷冻以上的温度(如在华氏32度以上)。

在一些实例中，泄漏可以出现在系统100的负载110中。例如，运送致冷剂的管道或管道中的接点可能出现松动而发生泄漏。当泄漏出现时，致冷剂可以泄漏进空间115并离开该空间进入商品商店。如在图2中更详细的描述，系统100能够检测泄漏并做出响应，隔离出现泄漏的负载110和/或空间115。借助隔离该泄漏，泄漏的负载110可以被停止，以防泄漏继续。如果泄漏继续，则系统100可以启动空间115中的排放系统，以便把泄漏的致冷剂从空间115和从该商品商店中排出。结果是，系统100可以阻止致冷剂泄漏，而不用关闭整个系统100。此外，当泄漏出现时，它们可以被定位、被诊断、和被维修，而不用排空该商店。

致冷剂可以从负载110流向压缩机120。本公开设想，系统100包含任何数量的压缩机120。压缩机120可以压缩致冷剂并增加致冷剂的压力。结果是，致冷剂中的热量可以变成浓缩的，从而该致冷剂变成高压的气体，这样可以使高侧热交换器105更容易从致冷剂消除热量。压缩机120把被压缩的致冷剂引向高侧热交换器105。

控制器125控制系统100的各个部件的操作。例如，控制器125能够启动高侧热交换器105、负载110和压缩机120中的一个或多个。控制器125还可以关断这些部件。控制器125可以启动和/或关断系统100的任何部件。如在图1中所示，控制器125包含处理器130和存储器135。本公开设想处理器130和存储器135被配置成执行本文描述的控制器125的任何功能。

处理器130是任何电子电路，包含但不限于：微处理器、专用集成电路(asic)、专用指令集处理器(asip)、和/或状态机，该电子电路在通信上联结到存储器135并控制控制器125的操作。处理器130可以是8位、16位、32位、64位、或任何其他适当体系结构的。处理器130可以包含用于进行算术和逻辑操作的算术及逻辑部件(alu)、向alu提供操作数并存储alu操作结果的处理器寄存器、以及控制单元，该控制单元从存储器取指令，并通过引导alu、寄存器及其他部件的协调操作来执行这些指令。处理器130可以包含为控制和处理信息而进行操作的其他硬件和软件。处理器130执行存储在存储器上的软件，以实现本文描述的任何功能。处理器130凭借处理从系统100的各个部件接收的信息来控制控制器125的操作和管理。处理器130可以是可编程逻辑器件、微控制器、微处理器、任何适当的处理器件、或前述这些的任何合适的组合。处理器130不限于单个处理器件，它可以包括多个处理器件。

存储器135可以或者永久地或者暂时地为处理器130存储数据、操作的软件、或其他的信息。存储器135可以包含适于存储信息的易失的或非易失的本地的或远程的器件中的任何一种或其组合。例如，存储器135可以包含随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、磁存储装置、光存储装置、或任何其他适当的信息存储装置或这些装置的组合。该软件代表指令、逻辑或体现在计算机可读存储介质中的代码的任何适当集合。例如，该软件可以被体现在存储器135、磁盘、cd、或闪速驱动器中。在具体的实施例中，该软件可以包含可由处理器130执行的应用程序，以实现本文描述的控制器125的一种或多种功能。

图2示出图1的冷却系统100的诸部分。如图2中所示，负载110被用于冷却空间115。此外，系统100包含一个或多个膨胀阀205、一个或多个传感器210、一个或多个排放系统215、一个或多个箱式控制器220、以及一个或多个止回阀225。图2示出这些部件被定位在空间115内。本公开设想这些部件可以被定位在空间115之外。在具体的实施例中，这些部件可以操作以便隔离致冷剂泄漏，由此，这些泄漏可以被定位、被诊断、被维修，而不关闭整个系统100。

膨胀阀205被用于冷却进入负载110的致冷剂。膨胀阀205可以从系统100的任何部件，诸如举例说，高侧热交换器105和/或膨胀箱接收致冷剂。膨胀阀205降低致冷剂的压力，从而降低其温度。膨胀阀205降低流进该膨胀阀205的致冷剂的压力。于是，致冷剂的温度随着压力被降低而下降。结果是，进入膨胀阀205的致冷剂在离开膨胀阀205时，可以更冷。离开膨胀阀205的致冷剂被馈送至负载110。

当检测到致冷剂泄漏时，膨胀阀205可以被关闭，以阻止致冷剂流向负载110。结果是，负载110可以被关闭。于是，负载110和该泄漏被有效地与系统100的其余部分隔离。于是，通过定位负载110及检查泄漏的负载110周围的管道，该泄漏可以被定位、被诊断、和被维修。于是，任何泄漏可以在启动负载110及打开膨胀阀205之前，被修补和/或维修。

传感器210可以检测系统100诸如举例说空间115中致冷剂的浓度。传感器210可以向控制器125报告任何检测的致冷剂的浓度。当传感器210报告空间115中致冷剂的浓度超过第一阈值时，控制器125可以确定，致冷剂泄漏正在出现。作为响应，控制器125可以指令箱式控制器220关闭膨胀阀205。结果是，箱式控制器220可以关闭膨胀阀205并关闭负载110，从而有效地隔离和阻止致冷剂泄漏。如果致冷剂泄漏继续，传感器210可以检测致冷剂浓度超过第二阈值。该第二阈值高于第一阈值。作为响应，控制器125可以启动排放系统215。本公开设想，传感器210被配置成检测空间115中致冷剂的任何浓度。此外，本公开设想，第一和第二阈值是任何值。再者，本公开设想，控制器125响应于任何数量的被检测的致冷剂的浓度的阀值，采取任何行动。在具体的实施例中，该第一阈值是百万分之1000，而第二阈值是百万分之5000。

排放系统215可以包含任何数量的排气孔、风扇、排放管、以及任何其他合适的部件。排放系统215可以操作这些部件(如，启动风扇)，以便从空间115和冷却系统100排出泄漏的致冷剂。在某些实施例中，当传感器210检测到空间115中致冷剂的特定浓度时，控制器125可以确定该检测的浓度是在第二阈值以上。作为响应，控制器125可以启动排放系统215，以便从空间115中排出致冷剂。作为响应，排放系统215可以启动(如，启动风扇)，以便从空间115中排出致冷剂。结果是，排放系统215可以从空间115清除致冷剂并保持商品空间安全。然后，该泄漏可以被定位、被诊断、和/或被维修，无需排空商品空间。

箱式控制器220可以控制系统100的各种部件的操作。例如，箱式控制器220可以启动和/或关断膨胀阀205和/或负载110。当传感器210检测到空间115中致冷剂的特定浓度时，控制器125可以确定该检测的浓度超过第一阈值。作为响应，控制器125可以指令箱式控制器220关闭膨胀阀205和/或关断负载110。作为响应，箱式控制器220可以关闭膨胀阀205和/或关断负载110，以便隔离并潜在地阻止该泄漏。当该泄漏已经被修复时，箱式控制器220可以指令膨胀阀205打开并启动负载110。本公开设想，箱式控制器220被定位在空间115中。在一些实施例中，箱式控制器220可以形成控制器125的一部分。本公开还设想，箱式控制器220与控制器125一起被定位和/或是控制器125的子部件。本公开还设想，箱式控制器220是随控制器125一道分布的控制器。箱式控制器220可以独立地和与控制器125分开地操作，或者，箱式控制器220可以与控制器125共同地操作。如图2中所示，箱式控制器220包含处理器230和存储器235。本公开设想，处理器230和存储器235被配置成实现箱式控制器220的任何功能。

处理器230是任何电子电路，包含但不限于：微处理器、专用集成电路(asic)、专用指令集处理器(asip)、和/或状态机，该电子电路在通信上联结到存储器235并控制箱式控制器220的操作。处理器230可以是8位、16位、32位、64位、或任何其他适当体系结构的。处理器230可以包含用于进行算术和逻辑操作的算术与逻辑部件(alu)、向alu提供操作数和存储alu操作的结果的处理器寄存器、和从存储器取指令并通过引导alu、寄存器及其他部件的协调操作来执行这些指令的控制单元。处理器230可以包含为控制和处理信息而进行操作的其他硬件和软件。处理器230执行存储在存储器235上的软件，以实现本文描述的任何功能。处理器230凭借处理从系统100的各个部件接收的信息，控制箱式控制器220的操作和管理。处理器230可以是可编程逻辑器件、微控制器、微处理器、任何适当的处理器件、或前述这些的任何合适的组合。处理器230不限于单个处理器件，并且可以包括多个处理器件。

存储器235可以或者永久地或者暂时地为处理器230存储数据、操作的软件、或其他的信息。存储器235可以包含适于存储信息的易失的或非易失的本地的或远程的器件中的任何一种或其组合。例如，存储器235可以包含随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、磁存储装置、光存储装置、或任何其他适当的信息存储装置或这些装置的组合。该软件代表指令、逻辑、或体现在计算机可读存储介质中的代码的任何适当集合。例如，该软件可以被体现在存储器235、磁盘、cd、或闪速驱动器中。在具体的实施例中，该软件可以包含可由处理器230执行的应用程序，以实现本文描述的箱式控制器220的一种或多种功能。

当膨胀阀205被关闭又当负载110被关断时，止回阀225阻止致冷剂回流进入负载110。当负载110被关断并且膨胀阀205被关闭时，压力下降可能出现在负载110中，这有效地在负载110的释放(discharge)处建立抽吸。如果止回阀225不存在，则来自系统100的其他部件的致冷剂可能通过负载110的释放被吸进负载110。止回阀225阻止致冷剂通过负载110的释放而回流，这保护负载110免受损坏。在具体的实施例中，代替使用止回阀225，一种全端口电磁阀(fullportsolenoidvalve)可以被替代使用。

在一些实施例中，当传感器210检测到致冷剂的特定浓度时，控制器125可以确定该检测的浓度超过特定阈值，诸如举例说，第二阈值。作为响应，控制器125可以启动报警，向商品空间中的个人报警致冷剂泄漏正在出现。该报警可以产生视觉的和/或听觉的信号，该信号向其他人报警致冷剂泄漏。在一些实施例中，该视觉的和/或听觉的信号也可以向其他人报警泄漏的位置，诸如举例说，在空间115中。

在具体的实施例中，系统100包含把致冷剂的压力转换为电信号的压力转换器。例如，该压力转换器可以被定位在负载110附近，并且它可以对负载110处的致冷剂的压力做出响应。该压力转换器可以把负载110处的致冷剂的压力转换成电信号，并把该信号传送至控制器125。根据该电信号，控制器125可以确定致冷剂泄漏正出现在负载110中。例如，当致冷剂泄漏正在出现时，由压力转换器传送的电信号将指示在负载110处的致冷剂的压力正在下降。控制器125根据该电信号可以确定泄漏正在出现，并指令箱式控制器220关闭膨胀阀205、断开负载110、和/或启动排放系统215。

图3是流程图，示出用于操作图1的冷却系统100的方法300。在具体的实施例中，系统100的各种部件执行方法300的步骤。借助执行方法300，致冷剂泄漏可以被隔离、被定位、和被维修，而不用关闭整个系统100，并且不用排空由冷却系统100所服务的商品空间。

在步骤305中，高侧热交换器可以由冷却致冷剂开始。在步骤310中，负载使用致冷剂冷却空间。在步骤315中，传感器检测该空间中的致冷剂的浓度。在步骤320中，控制器确定被检测的致冷剂的浓度是否在第一阈值以上。如果被检测的致冷剂的浓度不在第一阈值以上，方法300结束。如果被检测的致冷剂的浓度是在第一阈值以上，那么控制器可以在步骤325中关闭膨胀阀。例如，控制器可以指令箱式控制器关闭膨胀阀。在步骤330中，控制器则确定被检测的致冷剂的浓度是否在第二阈值以上。如果被检测的浓度不在第二阈值以上，方法300结束。如果被检测的浓度是在第二阈值以上，则在步骤335中，控制器启动排放系统。借助启动排放系统，泄漏的致冷剂可以从该空间被排出。

可以对图3所示方法300做出修改、添加、或省略。方法300可以包含更多、更少、或其他步骤。例如，诸步骤可以并行或按合适的次序被执行。虽然讨论的是执行各步骤的系统100(或其部件)，但系统100的任何适当部件可以执行该方法的一个或多个步骤。

可以对本文描述的系统和设备做出修改、添加、或省略，而不偏离本公开的范围。这些系统和设备的这些部件可以被集成或分离。而且，系统和设备的操作可以由更多、更少、或其他部件执行。此外，系统和设备的操作可以使用包括软件、硬件的任何适当逻辑、和/或其他逻辑进行。如在本文件中使用的，“每个”是指集合的每个成员，或集合的子集的每个成员。

虽然本公开包含若干实施例，但无数的更改、变化、改动、变换和修改可以被建议给本领域熟练人员，而企图是，本公开涵盖作为落在所附权利要求书范围内的这样的更改、变化、改动、变换和修改。