CN110411596A - 过热检测器 - Google Patents

Abstract

一种过热检测器，包括：箱体；箱体内的印刷电路板(PCB)；集成的压力和温度传感器，其包括压力传感器部分和温度传感器部分，其中所述集成的压力和温度传感器安装在印刷电路板上，使得所述集成的压力和温度传感器完全在箱体内；将所述集成的压力和温度传感器连接到过热流体源的流体通道；以及箱体内的处理器；其中所述集成的压力和温度传感器产生压力的电模拟。

Description

过热检测器

本申请是2013年03月15日提交的申请号为：201310081837.9、发明名称为：过热检测器的中国专利申请的分案申请。

技术领域

于此说明一种流体检测器的各项实施例。具体地说，于此说明的各项实施例涉及一种改进型过热检测器。

背景技术

许多流体系统应用场合需要了解流体的过热，以便优化流体系统的状态。这些系统包括但不限于HVAC系统。可以用于这些系统之内的流体包括但不限于制冷剂。

如于此所用，“过热”一词定义为一种状况，其中无论系统型式如何，流体都具有相对于流体沸点的超出能量。此超出能量可以作为高出流体沸点的温度度数或过热度(overheat)来予以测量。

已知有多种过热测量方法。比如，美国专利No.5070706披露了一种过热检测器，它具有单独一个对于流体槽路的联接器，槽路携带着要测量其过热度的流体。

美国专利No.5820262披露了一种制冷剂检测器，用于计算制冷剂材料的过热度值。此种检测器具有内部压力检测器和内部温度检测器。

美国专利出版物No.2011/0192224披露了一种过热检测器，具有一挠性壁板，在其中具有注入流体的内腔与热力接触于其中流动流体的流动槽路之间，形成一个界面。此挠性壁板适配得可在流动槽路与内腔之间传导热量。

美国专利出版物No.2011/0222576披露了用于标定过热检测器的方法。

一般的过热检测器都不具备流体型式自动测定、高灵敏度和大范围压力下的分辨能力；不储存过热度和相关参数的历史纪录；不生成警报；以及不提供多种行业标准报表选择方案。

因此，本技术领域中仍然需要一种改进型检测器，以及流体中尤其是HVAC系统制冷剂中过热的识别和测量方法。

发明内容

本申请说明一种过热检测器的多项实施例。过热检测器的一项实施例包括：箱体；压力检测器，装在箱体之中；流体通路，将压力检测器连接至过热流体源；以及处理器。

在第二项实施例中，一种过热检测方法包括：将过热检测器的流体入口件连接至多个流体系统之一并允许流体从过热检测器连接所在的流体系统流向过热检测器。流体系统中流体的温度由装在过热检测器箱体之内的内部温度检测器和装在过热检测器箱体外面的外部温度检测器这二者之一予以检测。然后计算流体系统中流体的过热度。

在第三项实施例中，一种过热检测方法包括：标定过热检测器并将过热检测器的流体入口件连接至多个流体系统之一。允许流体从流体系统流向过热检测器。检测流体系统中流体的温度并测定流体系统中流体的流体型式。然后计算流体系统中流体的过热度并确定误差状况。随后储存过热度和相关的参数与警报数据。断接过热检测器并随之连接至多个流体系统之另一而不重新标定过热检测器。

对于本领域中的熟练技术人员来说，参照附图阅读以下详细说明，显然可见本过热检测器的其他各项优点。

附图说明

图1是符合本发明的通用过热检测器第一实施例的透视图。

图2是示于图1中通用过热检测器的横截面视图。

图3是通用过热检测器第二实施例的立面侧视图。

图4是通用过热检测器第三实施例的横截面视图。

图5是通用过热检测器第四实施例的分解透视图。

具体实施方式

本发明现在将不时参照发明的各具体实施例予以说明。不过，本发明可以以他种方式予以实施而不应当认作是局限于在此所述的各项实施例。相反，提供这些实施例是为了阐述的彻底和完整，并将本发明的范畴完全地传达给本技术领域中的熟练人员.

除非另外定义，在此所用的一切科技名词都具有与本发明所属技术领域中普通技术人员通常理解相同的意义。用于本发明说明书之中的术语在此只是为了说明各具体实施例而非意图限制本发明。如用于本发明说明和所附权利要求之中那样，单数形式“一”和“此”也试图包括多数形式，除非上下文另外明确地予以表明。

除非另外表明，一切表达配料数量、性质的数字，诸如用于技术说明和权利要求之中的原子量、反应条件等等，都应当理解为在所有情况下由“大约”一词予以修饰。因此，除非另外表明，技术说明和权利要求之中所述的数字型性质都是近似值，它们可以根据在本发明各项实施例中寻求获得的所需性质而变化。虽然，显示本发明广大范畴的数字型范围和参数都是近似值，但具体实例中所述的数值都是尽可能精确地予以报道的。不过，任何数值内在地包含着某种误差，必然地出自在其相应测量中发现的误差。

如用于本发明说明书和所附权利要求之中那样，短语“通用过热检测器”定义为一种过热检测器，它包含所有必需的传感器、电子装置和导引信号以自动地检测多种流体型式，诸如制冷剂，而无需重新标定，并且报告用于民宅、工业和科技应用场合的多种常用流体型式的过热度。

符合本发明的过热检测器是一种单体的、自备的、独用的装置，包含所有必需的传感器、电子装置和导引信号以自动地检测多种流体型式，诸如制冷剂，并且报告用于民宅、工业和科技应用场合的多种常用流体型式的过热度。符合本发明的过热检测器采用行业标准报表以高效成本方式传送信息。它储存此信息于一局部存储装置之中，用于随后检索历史数据。可以设置辅助的数据存储器，诸如通过可拆除的储存卡，以及经由非台式电脑，诸如便携式电脑。符合本发明的过热检测器也可以设计得向使用者提供多种针对一些状况的警报，诸如低压(流体泄漏)、低和/或高过热度(系统溢流指示器和范围外系统效率指示器)、过度压力(系统超载或危急的硬件失效)、温度超出范围，以及类似状况。

现在参照图1和图2，通用过热检测器10的第一实施例包括箱体2、流体入口件14、集成式压力和温度传感器16、印刷电路板(PCB)18、过热处理器20、数据报告或通信模块22，以及输入/输出(IO)模块24。将会理解，可以采用另外一些底板来安装电子部件代替PCB18。比如包括但不限于以下所述的那些的电子部件可以安装在由聚合物、陶瓷、金属或其他合适材料制成的底板上面。

箱体12是通用过热传感器10全部或部分零部件的包封物件。图示的箱体12提供了一个真空或气密密封的空间，在其中可以从事流体测量。图示的箱体12包括主体26，具有孔口28，流体入口件14装入其中；箱盖30，具有孔口32，IO模块24装入其中。如果需要，可以在主体26与箱盖30之间设置密封件(未示出)。

箱体12的主体26和箱盖30可以具有任何其他所需的尺寸和形状，并可以由任何所需的材料制成，诸如塑料、金属或陶瓷。另外，流体入口件14可以由任何其他所需的材料制成。

在示于图2的实施例中，流体入口件14是黄铜芯件或管件，具有沿中心线制成的流体通路34。流体入口件14将集成式压力和温度传感器16连接至过热流体源(未示出)。流体入口件14可以是任何型式的管件，诸如标准的1/4英寸管口。也可以采用任何其他所需型式的流体入口件。此外，各外部适配器(未示出)可以装接至流体入口件14以将其连接到各流体系统的诸如各HVAC系统的许多流体管件(未示出)。

图示的集成式压力和温度传感器16装于PCB18并包括大范围压力传感器部分36，可将流体压力转换为电信号。生成的电信号随后可为过热处理器20所用。如本发明说明书和所附各项权利要求之中所用，“大范围压力传感器”一语定义为一种压力传感器，它可在保持精度的同时承受出现在各种已知制冷剂系统中的各种一般的系统压力范围。压力传感器部分36可以是任何型式的压力传感器，包括硅、压电陶瓷、电容和集成霍尔效应传感器，以及任何其他可生成压力电模拟的器件。在图示的实施例中，集成式压力和温度传感器16的压力传感器部分36是硅传感器。如图2之中所示，集成式压力和温度传感器16经由流体入口件14直接暴露于经过加压的过热流体，用于快速和精确测量。

图示的集成式压力和温度传感器16包括温度传感器部分38，可将温度转换为电信号。生成的电信号随后可为过热处理器20所用。图示的温度传感器部分38设置得可测量内部制冷液温度，而其结构和形态设计得可承受宽范围的流体系统温度，诸如在从大约-50度C到大约+125度C范围之内的温度，同时保持某一特定应用场合下可接受的精度。在某些应用场合下，可接受的精度可以是+/-0.5度C。在另一些应用场合下，可接受的精度可以是小于或大于+/-0.5度C的一个范围。另外，温度传感器部分38可以承受在从大约-25度C到大约+150度C范围之内的流体系统温度。温度传感器部分38可以是任何型式的温度传感器，包括热敏电阻，热电偶，蚀刻到基底上的电阻元件，二极管，或者任何其他可生成温度的电模拟的器件。最好是，图示的集成式压力和温度传感器16是相对较小的并在体位上靠近流体以使响应时间和测量精度二者最大化。将会理解，温度传感器和压力传感器可以是分立的传感器，如以下所述。

图示的过热处理器20装于PCB18并是一种高分辨率、高精度器件，可处理分别来自集成式压力和温度传感器16之压力传感器部分36和温度传感器部分38的输入信号；检测流体型式；计算流体过热度；以及提供可识别已算出过热度之水平的输出值。过热处理器20也可以设计得提供其他数据，诸如流体温度、流体压力、流体型式、保存在某一机上存储器中的经历日期(诸如警报和通-断历史记载)，以及其他所需的信息。过热处理器20可以设计成一种高分辨率处理器，能够借助一单立的压力传感器和一单立的温度传感器，或者借助图示的集成式压力和温度传感器16，来检测和处理在通用过热检测器10将与之一起使用的流体系统的流体中，比如HVAC系统的制冷剂中，可能遇到的大范围系统压力和温度。优选地，过热处理器20通过遍及压力和温度输入工作范围的一次性标定而保持高水平的精度。适用的一些过热处理器的非限制性实例包括微控制器、现场可编程阵列(FPGA)，以及带有嵌置和/或机外存储器和外围设备的用途规定式集成电路(ASIC)。

图示的通信模块22装于PCB18，并且是一种可配置硬件模块，可以经过一硬接线主干网诸如图2中40所示意示出的RS485硬接线主干网，提供行业标准的Modbus数据。如果需要，通信模块22可以经过通信装置诸如RS232、I2C、SPI和4-20mA电流环，USB 2.0，蓝牙，RF模块，提供Modbus数据和其他通信协议，以及可以提供无线信息给手机应用场合。内部天线(未示出)可予以设置以支持RF模块。图示的通信模块22很灵活，足以支持可供使用的其他当前和未来的通信协议。

图示的IO模块24是一实际的硬件界面，可经由可供使用的硬接线界面接收输入功率和报告数据。普通标的装置可以经由IO模块24连接于通用过热传感器10，示意以图2中40示出，并且包括但不限于：附加温度传感器(诸如示于图3之中的温度传感器44)，行业标准控制器模块，便携式和笔记本电脑，手机，以及存储卡，诸如永久性储存卡。

如图3之中所示，外部温度传感器44可以经由主干网40连接于IO模块24。同样，外部温度传感器44可以安置在制冷系统的多种部件附近，诸如蒸发器出口和压缩机附近，以测定蒸发器芯体温度、排放温度，等等。将会理解，任何所需数量的外部温度传感器44可以连接于IO模块24以同时在内部和在多个部件或装置处测定温度。

优选地，过热处理器20可以处理可能提供的来自集成式压力和温度传感器16和外部温度传感器44的压力和温度输入。过热处理器20可予以标定以检测和识别多种流体型式。过热处理器20还可以以高度分辨率和精度计算任一多种流体型式的过热度。过热处理器20也可以确定误差状况并储存过热度和相关的参数与警报数据。然后过热处理器20可以报告过热检测器10装接所在的流体系统的过热度。过热处理器20还可以报告各种辅助数据，诸如温度、压力、流体型式、即时信息、警报、工作历程等等数据。优选地，过热处理器20只需要一次标定，并且此后可以计算过热度并且对于多种流体型式中的任何一种可以完成上述各项任务中的任何一项。

另外，在此所述的通用过热传感器10、60、70和80的实施例允许向用户诸如承包人提供实时数据。

再次参照图3，通用过热传感器的第二实施例以60示出。图示的通用过热传感器60包括：箱体12，流体入口件14，PCB18，过热处理器(图3中未示出)，通信模块(图3中未示出)，IO模块24，内部压力传感器62，外部温度传感器44，已如上述。如上述，任何所需数量的外部温度传感器44可以连接于IO模块24以同时在多个部件或装置处测定温度。

现在参照图4，通用过热传感器的第三实施例以70示出。图示的通用过热传感器70包括箱体12，流体入口件14，PCB18，过热处理器(图4中未示出)，通信模块(图4中未示出)，IO模块24，内部压力传感器62，以及内部温度传感器72。将会理解，任何所需数量的外部温度传感器44也可以连接于IO模块24以同时在内部和在多个部件或装置处测定温度。除了一或多个外部传感器44之外，如果需要，通用过热传感器80也可以包括一或多个标的装置42，可以经由主干网40连接于通用过热传感器80的IO模块24，已如上述。

现在参照图5，通用过热传感器的第四实施例以80示出。图示的通用过热传感器80包括：箱体82，流体入口件84，PCB88，过热处理器90，通信模块92，以及IO模块94。通用过热传感器80可以包括集成式压力和温度传感器16。另外，通用过热传感器80可以包括内部温度传感器和内部压力传感器，二者都未画在图5之中，但二者在上文均已述及。图示的箱体82包括：主体100，具有孔口(未示出)，其内装有流体入口件84；以及箱盖102。密封件104可以设置在主体100与箱盖102之间。如果需要，通用过热传感器70也可以包括一或多个外部温度传感器44，已如上述，并且还可以包括一或多个标的装置42，可以经由主干网40连接于通用过热传感器70的IO模块24，已如上述。

此种通用过热传感器的工作原理和模式已在其优选实施例中予以说明。不过，应当指出，在此所述的通用过热传感器可以不偏离其范畴而以不同于已具体图示和说明的方式予以实践。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月16日提交的美国临时申请No.61/611,747的权益。

Claims (13)

1.一种过热检测器，包括：

箱体；

箱体内的印刷电路板(PCB)；

集成的压力和温度传感器，其包括压力传感器部分和温度传感器部分，其中所述集成的压力和温度传感器安装在印刷电路板上，使得所述集成的压力和温度传感器完全在箱体内；

将所述集成的压力和温度传感器连接到过热流体源的流体通道；以及

箱体内的处理器；

其中所述集成的压力和温度传感器产生压力的电模拟。

2.根据权利要求1所述的过热检测器，还包括流体入口构件，所述流体入口构件具有贯穿其中形成的流体通路，所述流体入口构件可选择性地连接到多个流体系统。

3.根据权利要求1所述的过热检测器，其中所述压力传感器部分是硅、压电陶瓷、电容和集成霍尔效应传感器的其中之一。

4.根据权利要求2所述的过热检测器，还包括安装在所述箱体内的印刷电路板上的通信模块，所述通信模块被配置成将数据传输到与所述通信模块电气连接的目标设备。

5.根据权利要求1所述的过热检测器，其中所述集成的压力和温度传感器进一步产生温度的电模拟。

6.根据权利要求5所述的过热检测器，其中所述温度传感器部分是热敏电阻、热电偶、蚀刻在基板上的电阻元件和二极管的其中之一。

7.根据权利要求2所述的过热检测器，还包括位于过热检测器的箱体外部并与处理器电连接的外部温度传感器，所述外部温度传感器电连接到流体系统的部件上，所述过热检测器与所述流体系统的所述部件连接并配置成提供该部件的内部温度、该部件的外部温度和该部件中的流体温度的其中之一。

8.根据权利要求7所述的过热检测器，其中所述部件是所述过热检测器连接的流体系统的发热部件。

9.根据权利要求1所述的过热检测器，其特征在于，所述处理器配置成处理来自所述集成的压力和温度传感器的输入信号，检测流体型式、计算流体过热度、提供识别已算出过热度之水平的输出值、提供流体温度、提供流体压力、提供流体型式，以及提供保存在机上存储器之中的历史数据。

10.根据权利要求1所述的过热检测器，还包括安装在箱体中的印刷电路板上的输入/输出(IO)模块，所述输入/输出(IO)模块被配置成向IO模块电气连接的目标设备报告数据。

11.根据权利要求10所述的过热检测器，其中所述目标设备是温度传感器、控制器模块、计算机、手机和存储卡中的一个。

12.根据权利要求1所述的过热检测器，其特征在于，所述处理器配置成处理来自所述压力传感器部分的压力输入和来自所述温度传感器部分的温度输入，以检测和识别多个流体类型，并计算所述多个流体类型中任何一个的过热度。

13.根据权利要求1所述的过热检测器，其特征在于，所述集成的压力和温度传感器的压力传感器部分暴露于过热流体中，所述集成的压力和温度传感器的温度传感器部分安装在所述过热检测器中，使其不与所述过热流体接触。