DE112013006546T5

DE112013006546T5 - Flüssigkeitsstanderkennungsgerät

Info

Publication number: DE112013006546T5
Application number: DE112013006546.0T
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Ochiai; Makoto Saito; Fumitake Unezaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: DE112013006546B4; GB2524441C; JPWO2014118904A1; JP6021954B2; GB2524441B; WO2014118904A1; GB201513256D0; GB2524441A; CN203964987U

Abstract

Es wird eine Vielzahl von Sensoren 10 bereitgestellt, die an unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters 9 als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen unter Verwenden von Temperaturmesselementen 103 an den installierten Lagen messen, und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit 204, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters 9 in einem Zustand, in welchem ein Temperaturunterschied zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters 9 in solch einer Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters 9 geringer als die Temperatur außerhalb des Behälters 9 ist, und in welchem Fluid in den und aus dem Behälter 9 fließt, als eine Lage einer Sensors mit einem geringsten gemessenen Wert unter der Vielzahl von Sensoren 10 ermittelt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, welches die Lage eines Flüssigkeitsstands in einem Behälter ermittelt.
Technischer Hintergrund
Es wurde ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät bereitgestellt, welches einen Sensor einschließt, der an einer äußeren Oberfläche eines Behälters mit darin enthaltener Flüssigkeit angebracht ist, um die Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters zu erkennen (zum Beispiel Patent Literatur 1).
Das in Patentliteratur 1 beschriebene Flüssigkeitsstanderkennungsgerät schließt einen streifenförmigen Sensorhauptkörper ein, der durch Stapeln einer Temperaturmessschicht, welche die Temperatur der Behälteroberfläche misst, und eine Heizschicht zum Heizen des Behälters gebildet ist. Der Sensorhauptkörper wird in solch einer Art durch Anbringen an der Außenoberfläche des Behälters verwendet, dass die Längsrichtung des Sensorhauptkörpers gleich der vertikalen Richtung des Behälters ist, und die Temperaturmessschicht an der Behälterseite positioniert ist.
Wärme der Heizschicht erreicht die Behälteroberfläche über die Temperaturmessschicht. Durch den Einfluss des Unterschieds einer Wärmeübertragungsrate zwischen Gas und Flüssigkeit in dem Behälter tritt eine Temperaturdifferenz innerhalb des Behälters zwischen einem Teil auf, welcher Flüssigkeit gegenüberliegt, und einen Teil, welcher Gas gegenüberliegt. Das heißt, die Behälteroberflächentemperatur eines Teils, in welchem Flüssigkeit vorhanden ist, welche eine hohe Übertragungsrate aufweist, liegt nahe der Temperatur von flüssigem Kältemittel innerhalb des Behälters, während die Behälteroberflächentemperatur eines Teils in welchem Gas vorhanden ist, welches eine niedrigere Wärmeübertragungsrate aufweist, liegt nahe der Behälteraußentemperatur (Heiztemperatur der Heizschicht).
In Patentliteratur 1 wird unter Verwenden der vorstehenden Temperaturdifferenz, das heißt, durch Vergleichen von Temperaturen in der vertikalen Richtung der Temperaturmessschicht, wenn von der Außenseite geheizt wird, die Lage des Flüssigkeitsstands durch Bestimmen eines relativ hohen Temperaturteils als einem Gasteil und eines relativ niedrigen Temperaturteils als einem Flüssigkeitsteil bestimmt.
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-39726 (Seite 1, 1)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn jedoch der Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters aufgrund eines Fluids variiert, das in den und aus dem Behälter fließt, variiert die Wärmeübertragungsrate innerhalb des Behälters verglichen mit dem Fall, bei welchem Flüssigkeit innerhalb des Behälters gleichbleibend vorhanden ist. Da eine Schwankung der Wärmeübertragungsrate innerhalb des Behälters die Behälteroberflächentemperatur beeinflusst, ist das Verfahren von Patentliteratur 1 zum Ermitteln der Lage des Flüssigkeitsstands ohne Berücksichtigung einer Schwankung in der Wärmeübertragungsrate innerhalb des Behälters deshalb problematisch, weil die Lage des Flüssigkeitsstands nicht ermittelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, die Lage des Flüssigkeitsstands von Flüssigkeit, die in einen Behälter fließt, von einer Außenseite des Behälters zu ermitteln.
Lösung des Problems
Ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine Vielzahl von Sensoren ein, die in unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen an den installierten Lagen unter Verwenden von Temperaturmesselementen messen; und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters in einem Zustand, in welchem eine Temperaturdifferenz innerhalb und außerhalb des Behälters in einer solchen Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters geringer als die Temperatur außerhalb des Behälters ist, und bei welchem Fluid in den und aus dem Behälter fließt, als eine Lage eines Sensors mit einem geringsten gemessenen Wert unter der Vielzahl von Sensoren ermittelt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann von außerhalb eines Behälters die Lage des Flüssigkeitstands von in einen Behälter fließender Flüssigkeit ermitteln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem ein Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Behälter 9 installiert ist, welcher Ausrüstungsbestandteil einer Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung ist.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine schematische Konfiguration des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A von 1 darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration eines Steuerungsmessgeräts 20 darstellt, welches das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A von 1 bildet.
4 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate von Luft, Wasser, flüssigem Kältemittel (R410A, 20 °C), und eines Gaskältemittels (R410A, 20 °C) darstellt.
5 ist ein Diagramm, das gemessene Werte einzelner Sensoren 10 (Behälteroberflächentemperaturen) darstellt, nachdem ein Heizen von den Heizelementen 102 des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtungen gestoppt ist.
6 ist ein Diagramm, das eine Schätzung eines Fluidflusses innerhalb des Behälters in den Zustand von 5 darstellt.
7 ist ein Diagramm, das gemessene Werte (Behälteroberflächentemperaturen) der einzelnen Sensoren 10 darstellt, nachdem ein Heizen von den einzelnen Sensoren 10 des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist.
8 ist ein Diagramm, das eine Schätzung eines Fluidflusses innerhalb des Behälters in dem Zustand von 7 darstellt.
9 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit und der Höhe darstellt.
10 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Sensor gemessenen Werten (Behälteroberflächentemperatur) darstellt, nachdem ein Heizen von den Heizelementen 102 der einzelnen Sensoren 10 durchgeführt wurde, und der Behälterhöhe, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist.
11 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen gemessenen Werten darstellt, nachdem ein Heizen von den Heizelementen 102 der einzelnen Sensoren 10 durchgeführt wurde, und der Behälterhöhe, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist.
12 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Prozesses zur Flüssigkeitsstanderkennung von dem Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung einer Ausführungsform
Nachstehend werden eine Konfiguration, ein Installationsverfahren, ein Flüssigkeitsstanderkennungsprinzip, und ein Gas/Flüssigkeitserkennungsverfahren eines Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine Beschreibung bereitgestellt, die auf einem Beispiel basiert, in welchem als ein Teilelement einer Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung ein Behälter als ein Messziel verwendet wird, welcher zum Sammeln von Kältemittel auf einer Niederdruckseite vorgesehen ist. In den nachstehend bereitgestellten Zeichnungen einschließlich 1 entsprechen Teile, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, den gleichen Teilen oder ähnlichen Teilen der Teile. Das gleiche gilt durchgängig für die Beschreibung. Zudem sind Formen von Elementkomponenten, die in der Beschreibung dargestellt sind, lediglich Erläuterungen, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Formen beschränkt.
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem ein Flüssigkeitsstanderkennungsziel 1A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Behälter 9 installiert ist, welcher ein Ausrüstungsbestandteil einer Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung ist. 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine schematische Konfiguration des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A von 1 darstellt. Das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. In 1 dargestellte Pfeile stellen eine Richtung des Kältemittelflusses dar.
<Als Flüssigkeitsstanderkennungsziel dienender Behälter>
Als erstes wird der als Flüssigkeitsstanderkennungsziel dienende Behälter 9 unter Bezugnahme auf 1 erklärt. Wie vorstehend beschrieben ist der Behälter 9 eines von Elementkomponententeilen der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung. Neben dem Behälter 9 schließt die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung wenigstens einen Kompressor, einen Kondensator (Radiator), ein Expansionsgerät und einen Verdampfer ein (keines davon in Figuren dargestellt), und schließt einen Kältemittelkreislauf ein, in welchem Kältemittel fortlaufend durch die vorstehend erwähnten Geräte umläuft. Der Behälter 9 ist auf der Niederdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert (einem Teilbereich des Expansionsgeräts über den Verdampfer zu dem Kompressor). Der Behälter 9 ist zu zwei Zwecken installiert.
Eine der zwei Absichten der Installation des Behälters 9 ist es, Schmieröl zum Schmieren des Kompressors zu sammeln. Dieser Zweck ist ausgelegt, um Öl in dem Behälter 9 auf der stromaufwärtigen Seite des Kompressors zu sammeln, und eine bestimmte Menge von Schmieröl zu dem Kompressor zurückzuführen, da der Kompressor auf der stromabwärtigen Seite des Behälters 9 installiert ist, und Schmieröl erforderlich ist, um den Kompressor zu betreiben.
Der andere der zwei Zwecke der Installation des Behälters 9 ist es, überschüssiges flüssiges Kältemittel der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung zu sammeln. Bei der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung schwankt die Kältemittelmenge, die für die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung erforderlich ist, entsprechend dem Betriebszustand und dem Steuerungszustand. Deshalb ist normalerweise die maximal erforderliche Kältemittelmenge in die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gefüllt. Damit ist, wenn die erforderliche Menge von Kältemittel aufgrund des Betriebszustands und des Steuerungszustands abnimmt, der Rest des flüssigen Kältemittels überflüssig. Das überschüssige Kältemittel wird als überschüssiges flüssiges Kältemittel definiert, und der Behälter 9 weist eine Funktion zum Speichern des überschüssigen flüssigen Kältemittels auf.
Weiterhin ist der Behälter 9 zu dem Zweck von Druckwiderstand aus einem Metall hergestellt, und weist eine Wanddicke von zum Beispiel 3 mm bis 4 mm auf, und der Flüssigkeitsstand innerhalb des Behälters 9 kann von der Außenseite nicht gesehen werden. Weiterhin schließt der Behälter 9 allgemein einen zylindrischen Hauptkörper ein. Das heißt, die Außenoberfläche des Behälters 9 ist eine zylindrische Oberfläche.
Wie in 1 dargestellt sind zwei Rohrleitungen, das heißt, eine Einlassrohrleitung 9a und einer Auslassrohrleitung 9b an dem Behälter 9 installiert. Die Eingangsrohrleitung 9a und die Auslassrohrleitung 9b sind an einem oberen Teil des Behälters 9 angeordnet, um den Behälter 9 vertikal nach innen und außen zu durchsetzen.
Die gesamte Auslassrohrleitung 9B weist in einer Vorderansicht eine im wesentlichen J-Buchstabenartige Gestalt auf. Ein Ölrücklaufloch 9c ist an dem niedrigsten Teil des gekrümmten Teilbereichs des J-Buchstabens ausgebildet, und der obere Teil der Auslassrohrleitung 9b steht nach oben von dem Behälter 9 ab und ist mit dem Kompressor verbunden. Weiterhin dient ein Vorderende der Auslassrohrleitung 9b, welche innerhalb des Behälters 9 angeordnet ist, als ein Ansaugöffnung 9d, welche innerhalb des Behälters 9 befindliches Kältemittel ansaugt. Die Auslassrohrleitung 9b weist eine solche Struktur auf, da es erforderlich ist, eine bestimmte Menge von Schmieröl an den Kompressor zurückzuführen. In dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten Behälter 9 fällt der Druck innerhalb der Auslassrohrleitung 9b aufgrund der Ansaugfließgeschwindigkeit von Gaskältemittel ab, welches durch die Ansaugöffnung 9d angesaugt wurde, und es wird Öl durch das Ölrücklaufloch 9c angesaugt und an den Kompressor zurückgeführt.
<Konfiguration von Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A>
Als nächstes wird eine Konfiguration des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
Das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A schließt eine Vielzahl von Sensoren 10a bis 10d ein (es besteht keine Notwendigkeit, zwischen den Sensoren 10a bis 10d unterscheiden, diese Sensoren werden gemeinsam als Sensoren 10 bezeichnet), welche an der Oberfläche des Behälters 9 installiert sind, und ein Steuerungsmessgerät 20, welches die Sensoren 10 steuert und von den Sensoren 10 gesendete Sensorsignale misst.
Die Sensoren 10a bis 10d weisen zueinander gleiche Konfigurationen auf. Die Sensoren 10a bis 10d schließen jeder ein Heizelement 102 ein, welches den Behälter 9 heizt, und ein Temperaturmesselement 103, welches als eine Temperaturmessschicht fungiert, und sind an der Oberfläche des Behälters 9 installiert, so dass sie mit einem Isoliermaterial 16 abgedeckt sind. Weiterhin sind die Sensoren 10a bis 10d mit dem Steuerungsmessgerät 20 über Speiseleitungen und Signalleitungen verbunden. Wie in 1 dargestellt, sind die Sensoren 10a bis 10d in unterschiedlichen Höhenlagen an der Außenoberfläche des Behälters 9 installiert.
Nachstehende werden Teile, welche die Sensoren 10a bis 10d bilden, die Isoliermaterialien 16 und das Steuerungsmessgerät 20 der Reihe nach beschrieben.
(Heizelement 102)
Die Heizelemente 102 erzeugen Wärme, wenn Leistung über elektrische Leitungen zugeführt wird. Um Schwankungen des sensorgemessenen Werts zwischen den Sensoren 10 zu vermeiden, werden die Heizelemente 102 verwendet, die den gleichen Widerstandswert und die gleiche Wärmeerzeugungsmenge unter den Sensoren 10 leisten.
(Temperaturmesselement 103)
Die Temperaturmesselemente 103 schließen thermoelektrische Umwandlungselemente ein, welche durch Thermoelemente (thermocouples) oder Widerstandsthermometersensoren verkörpert sind, welche durch Terminstoren verkörpert sind. Die Temperaturmesselemente 103 sind mit dem Kontrollmessgerät 20 über Signalleitungen verbunden. Um Variationen im Sensormesswert unter den Sensoren 10 zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass die Temperaturmesselemente 103 so kleine Größen wie möglich haben und so geringe Wärmekapazität wie möglich haben.
(Isoliermaterial 16)
Die Isoliermaterialien 16 sind vorgesehen, um zu verhindern, dass Wärme von außen in Sensoren eindringt. Zum Beispiel können schaumstoffisolierte Materialien, die durch Schäumen eines synthetischen Harzes wie Polystyrolschaum, Phenolharzschaum oder Urethanschaum, oder faserförmige Isoliermaterialien, welche durch Glaswolle verkörpert sind, als die Isoliermaterialien 16 verwendet werden.
Die wie vorstehend beschrieben konfigurierten Sensoren 10 weisen jeder eine Struktur auf, bei welcher das Heizelement 102 und das Temperaturmesselemente 103 in dieser Reihenfolge von der Seite des Behälters 9 angeordnet sind, das Heizelement 102 und das Temperaturmesselement 103 sind mit dem Isoliermaterial 16 abgedeckt, und das Heizelement 102 erzeugt eine Temperaturdifferenz zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des Behälters 9. Mit dieser Konfiguration verhindert das Isoliermaterial 16, dass Wärme von außerhalb des Behälters austritt und eintritt, und der Wärmefluss kann auf eine Richtung von dem Heizelement 102 zu dem Behälter 9 beschränkt werden.
(Steuerungsmessgerät 20)
3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration des Steuerungsmessgeräts 20 schematisch darstellt, welches das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A von 1 bildet.
Das Steuerungsmessgerät 20 ist ein Gerät, welches das gesamte Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A auf der Basis eines Programms steuert, das in einer Speichereinheit 203 gespeichert ist, welche später beschrieben wird. Das Steuerungsmessgerät 20 schließt eine Heizelementsteuerungseinheit 201 ein, eine Sensormesseinheit 202, die Speichereinheit 203 und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit 204. Mit dem Steuerungsmessgerät 20 sind eine Eingabeeinheit 205 und eine Ausgabeeinheit 206 verbunden.
Die Heizelementsteuerungseinheit 201 ist eine Einheit, welche die Vielzahl von Heizelementen 102 steuert, welche die Vielzahl von gleichzeitig ON/OFF zu schaltenden Sensoren 10 bildet. Die Sensormesseinheit 202 ist eine Einheit, welche gleichzeitig die Vielzahl von Temperaturmesselementen 103 misst, welche die Vielzahl von Sensoren 10 bilden. Die Speichereinheit 203 speichert das Steuerungsprogramm und ein Programm entsprechend eines Flussdiagramms von 12, welche später beschrieben werden, und speichert jeden der gemessenen Werte, der von der Sensormesseinheit erhalten wird. Die Flüssigkeitsstanderkennungseinheit 204 ist eine Einheit, welche jeden der gemessenen Werte analysiert, der von der Sensor misst Einheit 202 erhalten wird, und Daten, die in der Speichereinheit 203 gespeichert sind, um die Lage des Flüssigkeitsstands in den Behälter 9 zu ermitteln.
Die Eingabeeinheit 205 ist eine Einheit, welche externe Information eingibt und zum Beispiel verwendet wird, um Sensorinformation der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung einzugeben. Die Ausgabeeinheit 206 wird verwendet, um an dem Steuerungsmessgerät 20 verarbeitete Information wie die Lage des Flüssigkeitsstands nach außen auszugeben. Mit der Bereitstellung der Ausgabeeinheit 206 kann eine entfernte Überwachungsfunktion zum entfernten Übertragen von Information und dergleichen hinzugefügt werden.
<Installationsverfahren des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A>
Als nächstes wird ein Installationsverfahren des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A beschrieben. Das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A kann in Übereinstimmung mit einem Verfahren verwendet werden, bei welchem das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A allein die Lage des Flüssigkeitsstands rückmeldet, und Information über die Lage des Flüssigkeitsstands von der Ausgabeeinheit 206 ausgegeben wird, einem Verfahren, bei welchem das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A in eine Vorrichtung wie die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung aufgenommen ist, wenn die Vorrichtung zusammengebaut ist, einem Verfahren, bei welchem das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A in eine bestehende Vorrichtung aufgenommen wird, so dass das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A mit der bestehenden Vorrichtung zu der Wartungszeit verbunden ist, und dergleichen.
Bezüglich eines spezifischen Installationsverfahrens des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A ist das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A an einem Teilbereich der Oberfläche des Behälters 9 ohne Unregelmäßigkeiten oder Korrosion installiert. Die Sensoren 10 können unabhängig installiert oder können gemeinsam unter Verwenden eines Gestells (jig) montiert sein.
Es ist wünschenswert, dass die Vielzahl von Sensoren 10 mit gleichmäßigen Abständen dazwischen installiert sind. Dies deshalb, weil ein Installieren mit gleichmäßigen Abständen eine leichterer Verbindung zwischen der Lage des Sensoren 10 und der Flüssigkeitsstandhöhe erlaubt. Wenn jedoch eine schwankende Flüssigkeitsstandlage eingeschränkt ist, wenn der Bereich der zu erkennenden Flüssigkeitsstandlage eingeschränkt ist oder dergleichen, können die Abstände zwischen den Sensoren 10 gemäß der geforderten Auflösung verändert werden, anstatt die Sensoren 10 mit gleichmäßigen Abständen dazwischen zu installieren. Das heißt, ein schmalerer Abstand kann für einen Teilbereich vorgesehen sein, welcher bei einer hohen Auflösung gemessen wird, und ein weiterer Abstand kann für einen Teilbereich vorgesehen sein, welcher bei einer geringen Auflösung gemessen wird. Weiterhin kann die Anzahl der Sensoren 10 durch Installieren nur der erforderlichen Anzahl von Sensoren in erforderlichen Lagen reduziert werden.
Als nächstes wird das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate erläutert, welches die Behälteroberflächentemperatur beeinflusst, wenn der Behälter, in welchem das innere Fluid fließt, extern geheizt wird.
<Verhältnis zwischen Fluidgeschwindigkeit Wärmeübertragungsrate>
4 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate von Luft, Wasser, flüssigem Kältemittel (R410A, 20 °C) und Gaskältemittel (R410A, 20 °C) darstellt. A stellt das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate von Luft dar, B stellt das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate von Wasser dar, C stellt das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate des Gaskältemittels dar, und D stellt das Verhältnis zwischen der Fluidgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate des flüssigen Kältemittels dar. Teilbereiche von C und B, in welchen die Wärmeübertragungsrate sich verglichen zu einem Anstieg der Fließgeschwindigkeit bedeutend verändert sind Teilbereiche, in welchen sich der Fließzustand von Fluid von einem laminaren Fluss in einen wirbelnden Fluss ändert.
In 4 erhöht sich die Wärmeübertragungsrate für alle Fluide A bis D, wenn sich die Fluidgeschwindigkeit erhöht. Weiterhin ist, wenn das Gaskältemittel C mit dem flüssigen Kältemittel D verglichen wird, die Wärmeübertragungsrate des flüssigen Kältemittels bei der gleichen Flüssigkeitsgeschwindigkeit höher als die der Wärmeübertragungsrate des Gaskältemittels, und das Anstiegsverhältnis, das heißt, die Steigung (inclination) des flüssigen Kältemittels ist größer als die des Gaskältemittels.
Weiterhin ist der Unterschied in der Wärmeübertragungsrate zwischen dem Gaskältemittel C und dem flüssigen Kältemittel D kleiner als der Unterschied in der Wärmeübertragungsrate zwischen der Luft A und dem Wasser B. Es ist klar, dass wenn die Gasfließgeschwindigkeit ausreichend schneller als die Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit ist, das Gaskältemittel und das flüssige Kältemittel die gleiche Wärmeübertragungsrate aufweisen, oder das Gaskältemittel eine höhere Wärmeübertragungsrate als das flüssige Kältemittel aufweist. Insbesondere ist die Wärmeübertragungsrate, wenn die Geschwindigkeit des flüssigen Kältemittels 0,4 m/s ist, wie durch eine gepunktete Linie a dargestellt, gleich der Wärmeübertragungsrate, wenn die Geschwindigkeit des Gaskältemittels 0,7 m/s ist, wie durch eine gepunktete Linie b dargestellt. Weiterhin ist, wenn die Geschwindigkeit des Gaskältemittels 0,7 m/s oder mehr erreicht, wie durch die gepunktete Linie b dargestellt, die Wärmeübertragungsrate des Gaskältemittels bei 0,4 m/s höher als die des flüssigen Kältemittels.
<Messprinzip der Behälteroberflächentemperatur von Sensoren 10 beim Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A>
Als nächstes wird das Prinzip der Temperaturmessungen der Sensoren 10 bei dem Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A erklärt. Wie vorstehend beschrieben sind in den Sensoren 10 die Temperaturmesselemente 103 relativ zu den Heizelementen 102 außerhalb installiert, das heißt, in Lagen weiter weg von der Behälteroberfläche verglichen mit den Heizelementen 102 installiert. Da die Heizmenge (Wärmeerzeugungsmenge) der Heizelemente 102 der Sensoren 10 die gleiche ist, wird einfach betrachtet angenommen, dass die Temperaturmesselemente 103 der Sensoren 10 die gleiche Temperatur erkennen. In Wirklichkeit jedoch, da die Temperaturen der Heizelemente 102 sich aufgrund des Einflusses der Behälteroberflächentemperatur (in anderen Worten in Übereinstimmung mit dem Fluidzustand innerhalb des Behälters) voneinander unterscheiden, unterscheiden sind die gemessenen Werte der Temperaturmesselemente 103 der Sensoren 10 voneinander.
Das heißt, die Temperatur eines Teils der Behälteroberfläche, die Wärme leicht aufgrund des Einflusses des inneren Fluids leicht überträgt, ist kleiner als die Temperatur eines Teils der Behälteroberfläche, die Wärme schlecht überträgt.
Deshalb ist die Temperatur des Heizelements 102, das an einem Teilbereich der Behälteroberfläche installiert ist, der Wärme leicht überträgt, kleiner als die Temperatur des Heizelements 102, das an einem Teilbereich der Behälteroberfläche installiert ist, der Wärme schlecht überträgt. Dementsprechend nimmt der gemessene Wert des Temperaturmesselements 103, das an dem Heizelement 102 vorgesehen ist, das an einem Teilbereich der Behälteroberfläche installiert ist, der Wärme leicht überträgt, auch ab.
Im Gegensatz dazu ist die Temperatur eines Teilbereichs der Behälteroberfläche, die Wärme aufgrund des Einflusses des inneren Fluids schlecht überträgt, höher als die Temperatur eines Teilbereichs der Behälteroberfläche, die Wärme leicht überträgt. Auf Grund des Einflusses des Anstiegs der Temperatur des Teilbereichs der Behälteroberfläche, die Wärme schlecht überträgt, steigt die Temperatur des Heizelements 102 und des gemessenen Werts des Temperaturmesselement 103 auch an.
Wie vorstehend beschrieben unterscheidet sich die Temperatur des Heizelements 102 abhängig davon, ob der Teil, an welchem das Heizelement 102 installiert ist, ein Teil ist, das Wärme leicht überträgt, oder ein Teil, das Wärme schlecht überträgt. Deshalb unterscheiden sich die gemessenen Werte der Temperaturmesselemente 103 ebenfalls voneinander.
<Gemessene Werte von Sensoren 10 und erwartetes Phänomen innerhalb von Behälter 9, wenn Behälter geheizt wird>
Hinsichtlich gemessener Werte der Sensoren 10 und einem erwarteten Phänomen innerhalb des Behälters 9, wenn der Behälter 9 geheizt wird, wird der Zustand, in welchem die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gestoppt ist, und der Zustand, in welchem die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist, unter Bezugnahme auf 5 bis 9 getrennt beschrieben.
(Wenn Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gestoppt ist)
5 ist ein Diagramm, das gemessene Werte (Behälteroberflächentemperaturen) der einzelnen Sensoren 10 darstellt, nachdem ein Heizen durch die Heizelemente 102 des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtungen gestoppt ist. Die horizontale Achse stellt Temperatur und die vertikale Achse stellt eine Behälterhöhe dar. Linie (1) von 5 ist eine Linie, die Kurvenpunkte der einzelnen gemessenen Temperaturen verbindet, welche gemessene Werte der einzelnen Sensoren 10 darstellen, nachdem ein Heizen durch die Heizelemente 102 in dem Fall durchgeführt wurde, in dem die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gestoppt ist und das flüssige Fluid bis auf eine Behälterhöhe Z angesammelt ist. 6 ist ein Diagramm, das eine Schätzung eines Fluidflusses innerhalb des Behälters in dem Zustand von 5 darstellt.
Wie in 5 dargestellt weisen die gemessenen Werte, wenn der gestoppte Behälter 9 durch die Heizelemente 102 geheizt wird, eine im wesentlichen konstante Temperatur in einen oberen Teilbereich eines Gasteils (α) auf. Wenn sich die Höhe des Flüssigkeitsstands Z um einen bestimmten Betrag annähert, beginnt ein gemessener Wert verglichen zu dem oberen Teilbereich des Gasteils abzunehmen. In einem niedrigeren Teilbereich (β) unterhalb des Flüssigkeitsstands Z wird eine relativ niedrige Temperatur verglichen zu dem oberen Teilbereich gemessen. Das heißt, die Oberflächentemperatur des Gasteils ist relativ höher als die der Oberfläche des Flüssigkeitsteils.
Dies kann wie nachstehend beschrieben angenommen werden. Fluide, sowohl Gas und Flüssigkeit, sind innerhalb des Behälters während eines Stoppens der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in einem stationären Zustand (natürliche Konvektion), wie in 6 dargestellt. Wenn die Wärmeübertragungsrate zwischen Medien unter Bezugnahme auf 4 verglichen wird, ist die Wärmeübertragungsrate des Gasteils kleiner als die des Flüssigkeitsteils (das heißt, Wärmeübertragung von der Behälterwandfläche zu dem Gasteil tritt schwer auf). Deshalb liegt ein gemessener Wert an dem Gasteil nahe der Behälteroberflächentemperatur (Heiztemperatur von dem Heizelement 102).
Weiterhin erhöht sich in den Gasteil, wenn sich die Höhe dem Flüssigkeitsstand annähert, die Wärmeübertragungsmenge zum Inneren des Behälters auf Grund des Einflusses der Wärmeleitung des Behälters 9, welcher aus Metall hergestellt ist, und die hohe Wärmeübertragungsrate des Flüssigkeitsteils. Wenn sich die Höhe dem Flüssigkeitsstand annähert, wird deshalb wesentlich mehr Wärme des Heizelements über die Behälteroberfläche zum Inneren des Behälters übertragen, und ein gemessener Wert nimmt ab.
(Wenn Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist)
7 ist ein Diagramm, das gemessene Werte der einzelnen Sensoren 10 (Behälteroberflächentemperaturen) darstellt, nachdem ein Heizen durch die einzelnen Sensoren 10 des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist. Die horizontale Achse stellt eine Temperatur dar, und die vertikale Achse stellt eine Behälterhöhe dar. Linie (2) von 5 ist eine Linie, die Kurvenpunkte der einzelnen gemessenen Temperaturen verbindet, welche gemessene Werte der einzelnen Sensoren 10 darstellen, nachdem ein Heizen durch die Heizelemente 102 durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist, und das flüssige Fluid bis auf die Behälterhöhe Z angesammelt ist. Zum Vergleich ist (1) von 5 als eine gepunktete Linie (1) von 7 ausgedrückt. 8 ist ein Diagramm, das eine Schätzung eines Fluidflusses innerhalb des Behälters in dem Zustand von 7 darstellt.
Wie in 7 dargestellt weisen, wenn die Behälteroberfläche durch die Heizelemente 102 der Sensoren 10 geheizt wird, die gemessenen Werte der einzelnen Sensoren 10 eine im wesentlichen konstante Temperatur in einem oberen Teilbereich eines Gasteils (α') auf. Wenn sich die Höhe dem Flüssigkeitsstand Z um einen bestimmten Betrag annähert, beginnt ein gemessener Wert abzunehmen, und der relativ niedrigste gemessener Wert wird an dem Flüssigkeitsstand Z erhalten. Dann erhöht sich der gemessene Wert relativ, wenn die Höhe als der Flüssigkeitsstand Z des Behälters verringert wird. Wenn gemessene Werte (Linie (1)) zu der Zeit, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gestoppt ist, mit gemessenen Werten (Linie (2)) zu der Zeit verglichen werden, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist, sind in dem Gasteil (α') und einem oberen Flüssigkeitsteil (β') die gemessenen Werte zu der Zeit, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist, relativ kleiner als die gemessenen Wert zu der Zeit, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtungen gestoppt ist, während in einem unteren Flüssigkeitsteil (γ') die gemessenen Werte zu der Zeit, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtungen gestoppt ist, gleich oder im wesentlichen gleich den gemessenen Werten zu der Zeit sind, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist.
Grund dafür ist einfließendes Fluid durch den oberen Teil des Behälters 9, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist, da ein Flusseinlass in einem oberen Teil des Behälters 9 vorgesehen ist. Das heißt, dass dies durch ein nachstehend beschriebenes Phänomen verursacht angesehen wird. Wie in 8 dargestellt, wird in dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil des oberen Teils des Behälters aufgrund des Einflusses von Fluid, welches in den Behälter fließt, erzwungene Konvention erzeugt, und die Geschwindigkeit des Fluids erhöht sich verglichen zu der Zeit, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung gestoppt ist. Da jedoch ein niedrigerer Flüssigkeitsteil weniger empfänglich für den Einfluss des einfließenden Fluids ist, nimmt die Fließgeschwindigkeit ab (weist eine Geschwindigkeit nahe der auf, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtungen gestoppt ist).
Das heißt, wie in 9 dargestellt, welche das Verhältnis zwischen dem Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit und der Höhe darstellt, es wird angenommen, dass eine Geschwindigkeitsverteilung in der vertikalen Richtung innerhalb des Flüssigkeitsteils erzeugt wird. Bezüglich des vorstehenden Punkts ist während eines Betriebs die Fließgeschwindigkeit in dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil schneller als der während des Stoppens. Deshalb erhöht sich während eines Betriebs die Wärmeübertragungsrate im Ganzen verglichen zu der während des Stoppens. Dementsprechend sind während eines Betriebs gemessene Werte niedriger als solche während des Stoppens. Da jedoch die Fließgeschwindigkeit in dem unteren Flüssigkeitsteil nicht unterschiedlich von der während des Stoppens ist, kann angenommen werden, dass die Wärmeübertragungsrate sich nicht ändert und die gemessenen Werte somit nicht unterschiedlich von denen während des Stoppens sind. Weiterhin wird, beim Erläutern mit Bezug auf 4, während eines Betriebs, wenn sich die Fließgeschwindigkeit in dem unteren Flüssigkeitsteil nicht von der während des Stoppens unterscheidet, das heißt, zum Beispiel 0,4 [m/s] ist, und die Fließgeschwindigkeit sich in dem Gasteil zum Beispiel auf 1,0 [m/s] erhöht, aufgrund der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit auf der Gasteilseite die Wärmeübertragungsrate auf der Gasteilseite dicht bei der Flüssigkeitsteilseite und erhöht sich. Aufgrund des Einflusses der Erhöhung der Wärmeübertragungsrate auf der Gasteilseite wird der gemessene Wert des Sensors 10d kleiner als der während des Stoppens. Deshalb kann es schwierig werden, zwischen dem gemessenen Wert des Sensors 10d und dem gemessenen Wert des Sensors 10a zu unterscheiden.
< Prinzip der Flüssigkeitsstanderkennung>
Die Fluidtemperatur innerhalb des Behälters zwischen dem Flüssigkeitsteil und dem Gasteil ist grundsätzlich die gleiche und es besteht keine Temperaturdifferenz. Wenn keine Temperaturdifferenz besteht oder eine geringer Temperaturdifferenz zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters besteht, tritt eine Differenz in der Außenoberflächentemperatur des Behälters nicht auf oder kann zwischen dem Flüssigkeitsteil und dem Gasteil nicht wahrgenommen werden. Durch erzwungenes Aufbringen von Wärme von außerhalb des Behälters tritt jedoch eine Temperaturdifferenz in solch einer Art auf, dass die Temperatur außerhalb des Behälters um einen zum Erkennen des Flüssigkeitsstands erforderlichen Betrag höher wird als die Temperatur innerhalb des Behälters. Solcherart wird durch Herstellen des deutlicheren Wärmeübertragungsunterschieds der Behälteroberfläche die Differenz (in der Temperatur) gemessen, um den Flüssigkeitsstand zu ermitteln.
Basierend auf dem Phänomen innerhalb des Behälters wird ein Prinzip der Flüssigkeitsstanderkennung durch das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A beschrieben.
Bei einem bekannten Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren wird ein Flüssigkeitsstand unter Verwenden eines Prinzips erkannt, dass auf dem Oberflächenteil des Behälters 9 eine Temperaturdifferenz zwischen einem dem Gasteil entsprechenden Teil und einem dem Flüssigkeitsteil entsprechenden Teil innerhalb des Behälters 9 auftritt. Insbesondere wird ein Temperaturschwellwert eingestellt, und der Flüssigkeitsstand wird durch Definieren eines Teils mit einer Temperatur gleich und höher als der Schwellwert als das Gasteil und Definieren eines niedrigen Temperaturteils unterhalb des Schwellwerts als das Flüssigkeitsteil erkannt.
Bei diesem Verfahren wird jedoch, da die Temperatur des unteren Flüssigkeitsteils relativ höher ist als die anderer Teile, der untere Flüssigkeitsteil fehlerhaft als ein Gasteil erkannt, und eine richtige Flüssigkeitsstanderkennung wird nicht erzielt. Insbesondere wird beim Erläutern unter Bezugnahme auf 7, wenn der Schwellwert für während Betriebs auf T0 gesetzt ist, der Sensor 10a als ein Gasteil bestimmt. Werden die Sensoren von dem Boden des Behälters aus gesehen, werden Messergebnisse erhalten, die 10a als ein Gasteil, 10b als ein Flüssigkeitsteil, 10c als ein Flüssigkeitsteil und 10d als ein Gasteil angeben, und eine Bestimmung der Lage des Flüssigkeitsstands wird somit falsch durchgeführt.
Deshalb ist es in dem Fall, in dem das Fluid innerhalb des Behälters fließt erforderlich, das Phänomen innerhalb des Behälters beim Erkennen des Flüssigkeitsstands in Betracht zu ziehen. Das heißt, es ist erforderlich, eine Erkennung durchzuführen, die eine Verteilung der Wärmeübertragungsrate des fließenden Teils berücksichtigt. Wenn das Fluid innerhalb des Behälters fließt, ist die Wärmeübertragungsrate des oberen Flüssigkeitsteils der gesamten Innenseite des Behälters, das heißt, in der Nähe des Flüssigkeitsstands, relativ höher als bei dem Gasteil und dem unteren Flüssigkeitsteil. Der Grund ist nachstehend beschrieben.
Das heißt, wenn die Fließgeschwindigkeit des Gasteils ansteigt, weil die Einlassgeschwindigkeit ansteigt, steigt auch die Fließgeschwindigkeit des oberen Flüssigkeitsteils wie in dem Gasteil in Proportion zu der Steigerung der Einlassgeschwindigkeit an. Wie in 4 dargestellt weist das flüssige Kältemittel als ein Ganzes eine höhere Wärmeübertragungsrate auf als das Gaskältemittel und eine größere Schwankungsbreite (Steigung) der Wärmeübertragungsrate bezüglich einer Schwankung der Einlassgeschwindigkeit. Deshalb weist der obere Flüssigkeitsteil (in der Nähe des Flüssigkeitsstands) die höchste Wärmeübertragungsrate der gesamten Innenseite des Behälters auf.
Dementsprechend weist ein von dem Sensor 10 gemessener Wert (in diesem Beispiel die Temperatur des Sensors 10c) in dem oberen Flüssigkeitsteil (in der Nähe des Flüssigkeitsstands) die relativ niedrigste Temperatur auf, verglichen mit gemessenen Werten der Sensoren 10, die in anderen Teilen installiert sind.
<Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1>
Aus dem Vorstehenden wird der Flüssigkeitsstand wie nachstehend beschrieben in Übereinstimmung mit einem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 bestimmt. Das heißt, um den Flüssigkeitsstand ohne falsche Erkennung zu ermitteln, wird die Lage des Sensors 10, dessen gemessener Wert der kleinste unter der Vielzahl von Sensoren 10 ist, welche in der vertikalen Richtung an der Außenoberfläche des Behälters installiert sind, als der Flüssigkeitsstand ermittelt.
Somit kann die Lage des Flüssigkeitsstands ohne falsche Erkennung ermittelt werden.
<Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2>
Der Flüssigkeitsstand kann auch wie nachstehend beschrieben in Übereinstimmung mit einem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 bestimmt werden. Das Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 ist ein Verfahren, bei welchem eine Lage nahe des Flüssigkeitsstands als der Flüssigkeitsstand erkannt wird, selbst wenn Schwankungen der gemessenen Werte zwischen Sensoren vorliegen. Als erstes wird die Gliederung des Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 nachstehend einfach beschrieben. Es wird ein Schwellwert in Übereinstimmung mit einem später beschriebenen Verfahren eingestellt, und der Flüssigkeitsstand wird durch Definieren der Lage des Sensors 10 ermittelt, der an der höchsten Lage unter den Sensoren 10 installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts als dem Flüssigkeitsstand liegen.
Die Schwankungen der gemessenen Werte unter den Sensoren werden durch ein Sensorinstallationsverfahren bedingt, zum Beispiel durch Gründe wie Unterschiede in der Andruckkraft unter den Sensoren 10, Schwankungen der Oberflächentemperatur unter den Heizelementen 102 und Unterschiede in dem Wärmewiderstand unter den Sensoren 10 und dem Behälter 9 für jeden Sensor 10. Die Schwankungen der gemessenen Werte unter den Sensoren können auch durch Sensorfehler der Temperaturmesselemente 103, zeitlichen Verschleiß oder dergleichen bedingt sein.
Nachstehend wird ein Punkt, in welchem der Flüssigkeitsstand mit hoher Genauigkeit erkannt werden kann, selbst wenn Schwankungen in den sensorgemessenen Werten vorliegen, unter Verwenden spezifischer Bilder beschrieben.
10 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen sensorgemessenen Werten (Behälteroberflächentemperaturen) darstellt, nachdem ein Heizen von den Heizelementen 102 der einzelnen Sensoren 10 und der Behälterhöhe durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist. Die horizontale Achse stellt eine Temperatur und die vertikaler Achse eine Behälterhöhe dar. Z stellt die Höhe des Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters 9 dar. Gemessene Werte in einem normalen Zustand werden durch (a) dargestellt, in welchem keine Schwankungen des sensorgemessenen Werts vorliegt und die Behälteroberflächentemperatur richtig erkannt wird, und gemessene Werte mit gemessenen Wertschwankungen ±α von dem normalen Zustand von (a) werden durch (b) und (c) dargestellt. Ein Schwellwert wird durch (b) dargestellt.
Nachstehend wird der Grund, warum das Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 wirksam ist, wenn Schwankungen in dem gemessenen Wert unter den Sensoren (in der Reihenfolge von 10a, 10b und 10c von dem Boden aus) vorliegen, die an oder unter der Flüssigkeitsstandlage A angeordnet sind, im Vergleich mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 beschrieben. Um den Unterschied zwischen dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 und dem Flüssigkeitserkennungsverfahren 2 deutlicher herauszustellen, wird ein Beispiel beschrieben, in welchem der Sensor 10 Ta misst, mit einem gemessenen Wert, der zu einer –α Seite (a') verschoben ist, der Sensor 10b Tb misst, mit dem normal gemessen erhaltenen Wert (b'), und der Sensor 10c Tc misst, mit einem gemessenen Wert, der zu einer +α Seite (c') verschoben ist.
Gemäß dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 wird die Lage des Sensors, dessen gemessener Wert der kleinste ist, als der Flüssigkeitsstand ermittelt. Da die Beziehung Ta < Tb < Tc in diesem Fall erhalten wird, wird die Sensorposition des Sensors 10a als die Lage des Flüssigkeitsstands bestimmt.
Auf der anderen Seite wird gemäß dem Flüssigkeitserkennungsverfahren 2 ein Schwellwert eingestellt und die Lage des Sensors, der an der höchsten Lage unter den Sensoren installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts liegen, als die Lage des Flüssigkeitsstands bestimmt. Da a', b', und c' in diesem Fall alle unterhalb des Schwellwerts liegen, wird die Sensorlage des Sensors 10c als die Flüssigkeitlagenposition bestimmt.
Somit wird bei dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 die Lage des Sensors 10a als die Lage des Flüssigkeitsstands bestimmt, während bei dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 die Lage des Sensors 10c als die Lage des Flüssigkeitsstands bestimmt wird. Da die aktuelle Position des Flüssigkeitsstands die durch Z in 10 dargestellte Lage ist, erlaubt das Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 durch Bestimmung der Lage nahe dem aktuellen Flüssigkeitsstand als die Lage des Flüssigkeitsstands eine richtigere Bestimmung der Lage des Flüssigkeitsstands als das andere, das heißt, genauer als das andere, wenn Schwankungen in dem gemessenen Wert unter den Sensoren 10 vorliegen.
Es wurden vorstehend die Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren zur Verwendung in dem Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A beschrieben. Das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1 ist auch in der Lage, basierend auf sensorgemessenen Werten, ein Nichtvorhandensein eines flüssigen Fluids innerhalb des Behälters zu erkennen. Dies wird im Folgenden beschrieben.
In dem Fall, in dem die Innenseite des Behälters mit Gas ohne Flüssigkeit gefüllt ist, tendieren die gemessenen Werte der Behälteroberflächentemperatur aller der Sensoren 10 dazu, in dem Fall einheitlich höher als die Behälteroberflächentemperatur des Flüssigkeitsteils zu sein, in dem Flüssigkeit in dem Behälter vorhanden ist. Daher kann durch Setzen des Schwellenwerts bei einer Temperatur, die geringer ist, als die Oberflächentemperatur des Behälters des Gasteils und die klar von der Containeroberflächentemperatur des flüssigen Teils unterschieden werden kann, die Abwesenheit von flüssigem Fluid im Behälter detektiert wird, wenn die gemessenen Werte aller der zehn Sensoren größer sind als der Schwellenwert.
Deshalb wird als ein Erkennungsverfahren eines spezifischen Geräts als erstes wenigstens einer der Vielzahl von Sensoren 10 an einer hohen Lage installiert (das heißt, einem Teil, welches zweifelsfrei ein Gasteil (ein oberer Teil des Behälters) ist), an welcher Flüssigkeit nicht angesammelt wird, und der Sensor wird als ein Referenzsensor definiert. Als nächstes wird eine Temperatur, die um eine im Vorhinein eingestellte Temperatur Ts niedriger als der gemessene Wert des Referenzsensors ist, als ein Schwellwert definiert. Die Lage des Sensors 10, der an der höchsten Lage unter den Sensoren 10 installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts erliegen, wird bestimmt und als der Flüssigkeitsstand ausgegeben.
In dem Fall, in dem keine Flüssigkeit in dem Behälter vorliegt, sind die gemessenen Werte aller der Sensoren 10 gleich oder höher als der Schwellwert.
Deshalb entspricht keiner von allen den Sensoren 10 dem Sensor 10, der an der höchsten Lage unter den Sensoren installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts liegen. Das Ergebnis, bei welchem keiner aller der Sensoren 10 dem Sensor 10 entspricht, der an der höchsten Lage unter den Sensoren installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts liegen, wird daher als die Lage des Flüssigkeitsstands ausgegeben, und ein Nutzer kann folglich feststellen, dass das flüssige Fluid nicht in dem Behälter vorhanden ist.
Wie vorstehend beschrieben ist das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A gemäß Ausführungsform in der Lage, das Nichtvorhandensein von flüssigem Fluid in dem Behälter zu erkennen, genauso wie den Flüssigkeitsstand zu erkennen. Um solche Erkennungen zu erzielen, wird der Schwellenwert wie oben beschrieben bei einer Temperatur gesetzt, die um die im Vorhinein gesetzte Temperatur Ts geringer ist als die gemessene Temperatur des Referenzsensors. Die gesetzte Temperatur Ts wird bestimmt unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Behälteroberflächentemperatur zwischen dem Gasteil und dem oberen Flüssigteil und Variationen im gemessenen Wert unter den Sensoren 10.
Zum Beispiel wird, wenn die Differenz der Behälteroberflächentemperatur zwischen dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil 5 °C ist, und gemessene Wertschwankungen unter den Sensoren 10 ±1 °C sind, die eingestellte Temperatur Ts auf 2 bis 3 °C gesetzt, um eine falsche Bestimmung zu vermeiden. Der Grund wird nachstehend beschrieben..
11 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen gemessenen Werten darstellt, nachdem ein Heizen von den Heizelementen 102 der einzelnen Sensoren 10 und der Behälterhöhe durchgeführt wurde, wenn die Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung in Betrieb ist. Die horizontale Achse stellt eine Temperatur und die vertikale Achse eine Behälterhöhe dar. "ZZ" stellt die Höhe des Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters 9 dar. Gemessene Werte in einem normalen Zustand (normale Werte) werden durch (i) dargestellt, bei welchen keine Schwankungen der sensorgemessenen Werte vorliegen, und gemessene Werte mit Temperaturschwankungen ±1 °C von dem normalen Wert (i) werden durch (ii) und (iii) dargestellt.
Die Sensoren 10 sind an Behälterhöhen aa, bb und cc installiert, und es wird angenommen, dass die Lage der Behälterhöhe aa in einem Flüssigkeitsteil liegt und die Lage der Behälterhöhen bb und cc in einem Gasteil liegen. Dann wird der Sensor 10 an der Behälterhöhe cc als ein Referenzsensor definiert, und ein Schwellwert basierend auf dem gemessenen Wert des Referenzsensors wird zum Bestimmen der Lage des Flüssigkeitsstands eingestellt. Es wird ein Schwellwert erwogen, welcher keine falsche Bestimmung von Gas und Flüssigkeit verursacht, selbst wenn Schwankungen des sensorgemessenen Werts vorliegen.
Zuerst wird ein Schwellwert berücksichtigt, durch welchen der Gasteil nicht fehlerhaft als der Flüssigkeitsteil bestimmt wird. In dem Fall, wo der Referenzsensor (der Sensor an der Behälterhöhe cc) einen gemessenen Wert (das heißt, 84 °C) zeigt, der geringer als der normale Wert bei 1 °C ist, um eine fehlerhafte Bestimmung zu vermeiden, dass der Sensor 10 an der Behälterhöhe bb in dem Flüssigkeitsteil liegt, wird der Schwellwert unterhalb den gemessenen Wert eingestellt (das heißt, unterhalb 84 °C). Durch Einstellen des Schwellwerts unterhalb den gemessenen Wert (das heißt, unterhalb 84 °C) ist, selbst wenn der gemessene Wert des Sensors 10 an der Behälterhöhe bb einen gemessenen Wert (das heißt, 84 °C) zeigt, der um 1 °C niedriger als der normale Wert ist, der gemessene Wert immer noch höher als der Schwellwert. Deswegen wird die Lage der Behälterhöhe bb richtig als das Gasteil bestimmt, ohne fehlerhaftes Bestimmen der Lage der Behälterhöhe bb als das Flüssigkeitsteil.
Weiterhin kann in dem Fall, in dem der gemessene Wert des Referenzsensors um 1 °C (das heißt, 86 °C) höher ist als der normale Wert zum Vermeiden einer falschen Bestimmung, dass der Sensor an der Behälterhöhe bb in dem Gasteil in dem Flüssigkeitsteil liegt, der Schwellwert unterhalb 84 °C eingestellt werden, was um weniger als die Schwankungsbreitentemperatur (die Schwankungsbreitentemperatur ist 2 °C, da die Schwankungsbreite ±1 Grad Celsius ist) unterschiedlich von dem gemessenen Wert (86°C) des Referenzsensors ist. Das heißt, der Schwellenwert kann als eine Temperatur gesetzt werden, die um 2°C geringer ist, als ein gemessener Wert des Referenzsensors. Durch Setzen des Schwellenwerts wie oben beschrieben ist der gemessene Wert noch höher als der Schwellenwert, selbst wenn der gemessene Wert des Sensors an der Behälterhöhe bb einen gemessenen Wert um 1°C geringer als der Normalwert, (d. h. 84°C) repräsentiert.
Als nächstes wird ein Schwellwert berücksichtigt, bei welchem der Flüssigkeitsteil nicht fehlerhaft als der Gasteil bestimmt wird. Der Sensor 10, der an der Behälterhöhe aa positioniert ist, weist Schwankungen des gemessenen Werts innerhalb eines Bereichs von 79 °C bis 81 °C auf. Um eine fehlerhafte Bestimmung zu vermeiden, dass der Sensor 10 mit solchen Schwankungen des Messwerts an dem Gasteil positioniert ist, das heißt, um sicherzustellen, dass der gemessene Wert des Sensors 10 an der Behälterhöhe aa unterhalb des Schwellwerts liegt, wird der Schwellwert wie nachstehend beschrieben eingestellt. Das heißt, der Schwellwert wird gleich zu oder mehr als das obere Grenzwert innerhalb des Schwankungsbereich eingestellt (das heißt, 79 bis 81 °C). Das heißt, wenn der Schwellwert gleich oder höher als 81 °C eingestellt wird, ist der gemessene Wert des Sensors 10 an der Behälterhöhe aa gleich oder kleiner als der Schwellwert, und wird dementsprechend nicht fehlerhaft als das Gasteil bestimmt. Gesehen von dem gemessenen Wert des Referenzsensors wird damit, wenn der Schwellwert bei einem oder höher als ein Wert liegt, der um 3 °C geringer als der untere Grenzwert (das heißt, 84 °C) des Schwankungsbereichs des gemessenen Werts liegt, der Flüssigkeitsteil nicht fehlerhaft als der Gasteil bestimmt.
Das Vorstehende zusammenfassend kann in dem Fall, in welchem die Differenz der Behälteroberflächentemperatur zwischen dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil 5 °C beträgt und ein sensorgemessener Wert innerhalb eines Bereichs von ±1 Grad Celsius schwankt, die eingestellte Temperatur Ts in einem Bereich von 2 bis 3 °C bestimmt werden. Die in dem Bereich von 2 bis 3 °C einzustellende Temperatur kann in einer gewünschten Art durch den Hersteller des Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A festgelegt werden. Wenn angenommen wird, dass die Temperatur auf 3 °C eingestellt ist, setzt das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A zu der Zeit des Erkennens des Flüssigkeitsstands dynamisch die Temperatur um 3 °C niedriger als den gemessenen Wert des Referenzsensors als den Schwellwert, und gibt das Ergebnis aus, dass angibt, dass die Lage des Sensors 10, der an der höchsten Lage unter den Sensoren 10 installiert ist, deren gemessene Werte unterhalb des Schwellwerts liegen, als die Lage des Flüssigkeitsstands festgestellt ist. Das Einstellen des Schwellwerts ist nicht auf das dynamische Einstellverfahren zur Zeit des Erkennens des Flüssigkeitsstands basierend auf dem gemessenen Wert des Referenzsensors beschränkt. Der Schwellwert kann als ein fester Wert eingestellt sein, welcher im Vorhinein gemäß eines Betriebszustands der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung eingestellt ist, das heißt, gemäß der Temperatur des Kältemittels, welches innerhalb der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung fließt. Ein dynamisches Einstellen des Schwellwerts zu der Zeit des Erkennens des Flüssigkeitsstands, basierend auf dem gemessenen Wert des Referenzsensors, erlaubt es jedoch, den einzustellenden Schwellwert unter Berücksichtigung mehrerer variabler Faktoren wie einem Installationszustand, umliegender Umwelt wie außenseitigem Wind und der außenseitigen Lufttemperatur, und der Temperatur des Kältemittels innerhalb des Behälters. Deshalb kann eine Wirkung erzielt werden, dass der Flüssigkeitsstand ohne eine fehlerhafte Bestimmung mit einer höheren Genauigkeit erkannt werden kann.
Es kann im Voraus geschätzt werden, welche Temperaturdifferenz sich an der Behälteroberfläche zwischen dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil einstellen wird, und wieviele plus oder minus °C eine Schwankung von sensorgemessenen Werten sein wird. Basierend auf der vorstehenden Information wird somit eingestellt, wie viele °C kleiner als der gemessene Wert des Referenzsensors eingestellt sind, und damit kann der Schwellwert bestimmt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde vorstehend ein Beispiel erläutert, in welchem der Schwellwert unter Berücksichtigung sowohl der Differenz der Behälteroberflächentemperatur zwischen dem Gasteil und dem oberen Flüssigkeitsteil und den gemessenen Wertschwankungen unter den Sensoren 10 eingestellt wird. Der Schwellwert kann jedoch unter Berücksichtigung wenigstens der gemessenen Wertschwankungen unter den Sensoren 10 eingestellt werden. Das heißt, der Schwellwert kann bei einer Temperatur kleiner als dem gemessenen Wert des Referenzsensors durch eine gesetzte Temperatur eingestellt werden, welche unter Berücksichtigung der gemessenen Wertschwankungen unter den Sensoren 10 eingestellt ist.
Vorstehend wurde das Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 klar erläutert. Nachstehend wird hier der Ablauf eines Prozesses zur Flüssigkeitsstanderkennung durch das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A beschrieben.
<Flüssigkeitsstanderkennungsablauf>
12 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf eines Prozesses zur Flüssigkeitsstanderkennung durch das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird hier der Ablauf der Flüssigkeitsstanderkennung unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Als erstes führt das Steuerungsmessgerät 20 eine Datenmessung unter Verwenden aller der Sensoren 10 (S101) durch. Die gemessenen Werte (das heißt, die gemessenen Werte, bevor ein Heizen durch die Heizelemente 102 durchgeführt wurde) werden hier zur Abnormalitätserkennung des Temperaturmesselements 103 verwendet. Als nächstes führt das Steuerungsmessgerät 20 eine Bestätigung durch, ob oder nicht alle die in S101 erhaltenen gemessenen Werte die gleichen sind (S102). Wenn unterschiedliche gemessene Werte erhalten werden (S102; Nein), besteht eine Möglichkeit von Sensorabnormalität wie Loslösung oder Trennung des Sensors 10, und das Steuerungsmessgeräts war 20 überträgt eine Mitteilung, die angibt, dass eine Möglichkeit von Sensorabnormalität besteht (S104).
Auf der anderen Seite, wenn alle die gemessenen Werte die gleichen sind (S102; Ja), führt das Steuerungsmessgerät 20 ein Heizen durch das Heizelement 102 von jedem der Sensoren 10 durch (S103). Dann bestimmt, nach einem Starten des Heizens durch das Heizelement 102, das Steuerungsmessgerät 20, ob oder nicht eine bestimmte Zeit (zum Beispiel 2 Minuten) verstrichen sind (S105). Wenn eine bestimmte Zeit nicht verstrichen ist kehrt der Prozess zu S103 zurück. Wenn die bestimmte Zeit verstrichen ist, wird ein Heizen durch das Heizelement 102 gestoppt (S106). Dann führt, nachdem ein Heizen durch das Heizelement 102 gestoppt ist, das Steuerungsmessgerät 20 wiederholt eine Datenmessung unter Verwenden aller der Sensoren 10 durch (S107). Die Temperaturmessung wird in diesem Timing durchgeführt, weil kurz nach einem Stoppen des Heizens durch das Heizelement 102 die Temperaturdifferenz zwischen Innenseiten und Außenseite des Behälters 9 am größten ist, und die Differenz in einem Wärmestrom (heat flux) zwischen dem Gasteil und dem Flüssigkeitsteil am deutlichsten ist. Das heißt, die Temperaturschwankungen unter den Heizelementen 102 treten bemerkbar auf.
Dann wird die Flüssigkeitsstanderkennung unter Verwenden der in S107 erhaltenen gemessenen Werte in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 oder dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 (S108) durchgeführt, und die Flüssigkeitsstanderkennung endet.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß Ausführungsform, da die Lage des Flüssigkeitsstands durch das vorstehend erwähnte Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 oder das Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 erkannt wird, die Lage des Flüssigkeitsstands ermittelt werden, selbst in dem Fall, wo Fluid innerhalb des Behälters am deutlichsten mit dem Fluideinfluss zu und -ausfluss von dem Behälter fließt. Weiterhin kann mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 der Flüssigkeitsstand erkannt werden, selbst wenn Schwankungen in dem sensorgemessenen Wert bestehen, und die Flüssigkeitsstanderkennung kann mit hoher Genauigkeit erreicht werden.
Nachstehend beschriebene Modifikationen können der Konfiguration des in 1 dargestellten Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A hinzugefügt werden. Ähnliche Wirkungen können auch durch die nachstehend beschriebenen Modifikationen erzielt werden. Nachstehend werden Modifikationen der Reihe nach beschrieben.
In dem Flussdiagramm von 12 ist ein Beispiel beschrieben, in welchem eine Temperatur gemessen wird, nachdem ein Heizen durch das Heizelement 102 gestoppt ist. Eine Temperaturmessung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine Temperatur kann gemessen werden, bevor ein Heizen durch das Heizelement 102 gestoppt ist. Dies deshalb, weil es bei einer Temperatur in dem Zeitbereich, kurz bevor oder kurz nachdem ein Heizen durch das Heizelement 102 gestoppt ist, das heißt, in einem Zeitpunkt, wenn ausreichendes Heizen von dem Heizelement 102 durchgeführt wurde, oder einem Zeitpunkt, kurz nachdem ausreichendes Heizen abgeschlossen wird und der Einfluss der Außenlufttemperatur gering ist, wahrscheinlich ist, dass eine Wärmestromdifferenz zwischen Gas und Flüssigkeitsphasen bemerkbar ist.
Das Verfahren zum Bestimmen des Flüssigkeitsstands in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 oder dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 unter Verwenden erhaltener gemessener Werte wurde vorstehend beschrieben. Das Verfahren ist jedoch nicht auf das Vorstehende beschränkt. Der Flüssigkeitsstand kann durch Vergleichen der Zeitspannen durch die Zeit bestimmt werden, wann die gemessenen Werte der Temperaturmesselemente 103 eine bestimmte Temperatur erreichen (einem Index bezogen auf gemessene Werte durch die Temperaturmesselemente 103). In diesem Fall wird eine Bestimmung, ob ein Sensor in dem Gasteil oder dem Flüssigkeitsteil erliegt, unter Verwenden der Tatsache durchgeführt, dass die gemessenen Werte der Sensoren 10, die dem Gasteil und einem Teil unterhalb des Flüssigkeitsstands entsprechen, zu der Zeit des Heizens durch die Heizelemente 102 wahrscheinlich hoch sind, während der gemessene Wert des Sensors 10, der dem oberen Flüssigkeitsteil entspricht (in der Nähe des Flüssigkeitsstands) weniger wahrscheinlich zunehmen wird.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind alle der Sensoren 10 an der Seitenfläche des Behälters 9 installiert. Die Lage der Sensoren 10 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der obere Flüssigkeitsteil (in der Nähe des Flüssigkeitsstands) kann durch Installieren des Referenzsensors 10 an dem oberen Teil des Behälters 9 und anderen Sensoren an der Seitenfläche des Behälters 9, und durch Verwenden des gemessenen Werts des Referenzsensors und der gemessenen Werte der Sensoren, die in Lagen abweichend von dem oberen Teil des Behälters 9 installiert sind, in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 oder dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 bestimmt werden.
Weiterhin kann ein Heizen durch die Heizelemente 102 konstant durchgeführt werden. Alternativ kann ein Heizen durch die Heizelemente 102 nur in dem Zeitbereich durchgeführt werden, während welchem eine Flüssigkeitsstanderkennung unter Verwenden des Steuerungsmessgeräts 20 durchgeführt wird, und ein Heizen kann während der anderen Zeitbereiche gestoppt werden. In dem Fall, in dem ein Heizen durch das Heizelement 102 nur in den Zeitbereich durchgeführt wird, während welchem eine Flüssigkeitsstanderkennung durchgeführt wird, kann unnötiges Heizen in dem Zeitbereich vermieden werden, während welchem eine Flüssigkeitsstanderkennung nicht durchgeführt wird.
Als die Temperaturmesselemente 103, die in den Sensoren 10 verwendet werden, werden thermoelektrische Umwandlungselemente oder Widerstandsthermometersensoren wie vorstehend beschrieben verwendet. Die Temperaturmesselemente 103 können jedoch jedes eine Konfiguration aufweisen, die einen selbstheizenden Thermistor einschließt, welcher ein selbstheizender Widerstand ist. In dem Fall, in dem selbstheizende Terminstoren verwendet werden, besteht keine Notwendigkeit, die Heizelemente 102 zusätzlich zu den Temperaturmesselementen 103 getrennt vorzusehen. Weiterhin beseitigt die Verwendung von selbstheizenden Terminstoren Signalleitungen, was eine Herstellung von kompakten Sensoren erlaubt. Weiterhin erweitert eine geringere Drahtanzahl die Effizienz der Arbeit von installierten Sensoren.
Weiterhin ist der Behälter 9 konfiguriert, um durch die Heizelemente 102 beheizt zu werden. Die Konfiguration des Behälters 9 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel besteht in dem Fall des folgenden (A), (B) oder dergleichen keine Notwendigkeit, die Heizelemente 102 vorzusehen:

(A) Fall, bei dem eine große Temperaturdifferenz zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters besteht; und
(B) Fall, bei dem sich die Fluidtemperatur außerhalb des Behälters von der Fluidtemperatur innerhalb des Behälters unterscheidet und die Fließgeschwindigkeit des Fluids außerhalb des Behälters hoch ist.

Selbst in dem vorstehend erwähnten Fall von (A) oder (B) ist, wenn das interne Fluid fließt, die Behälteroberflächentemperatur in der Nähe des Flüssigkeitsstands die niedrigste, und deshalb kann die Lage des Sensors, der die niedrigste Temperatur angibt, als die Lage des Flüssigkeitsstands ermittelt werden.
Weiterhin ist der Behälter 9 konfiguriert, um durch die Heizelemente 102 beheizt zu werden. Die Konfiguration des Behälters 9 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Behälter 9 kann konfiguriert sein, um durch Kühlelemente gekühlt zu werden. In dem Fall, in dem der Behälter 9 gekühlt wird, ist die Behälteroberflächentemperatur in der Nähe des Flüssigkeitsstands die höchste. In dem Fall, in dem die Lage des Flüssigkeitsstands in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 1 bestimmt wird, kann deshalb die Lage des Sensors 10, der die höchste Temperatur angibt, als die Lage des Flüssigkeitsstands ermittelt werden.
In dem Fall, in dem der Behälter 9 konfiguriert ist, um durch Kühlelemente gekühlt zu werden, und die Lage des Flüssigkeitsstands in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsstanderkennungsverfahren 2 bestimmt wird, wird der Sensor, der an einem Teil (oberen Teil des Behälters) installiert ist, welcher zweifelsfrei der Gasteil ist, wie vorstehend beschrieben als der Referenzsensor definiert, und ein Schwellwert wird bei einer höheren Temperatur als dem gemessenen Wert des Referenzsensors durch eine im Vorhinein gesetzte Einstelltemperatur eingestellt. Die Einstelltemperatur wird wie vorstehend beschrieben unter Berücksichtigung wenigstens von Schwankungen in dem gemessenen Wert unter den Sensoren 10 eingestellt. Dann kann unter den Sensoren 10, welche höhere Temperaturen als den Schwellwert angeben, die Lage des Sensors, der an der höchsten Lage installiert ist, als die Lage des Flüssigkeitsstands bestimmt werden.
Der Behälter 9, der an einer Niederdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert ist, wurde als ein Beispiel eines Flüssigkeitsstanderkennungsziels durch das Flüssigkeitsstanderkennungsgerät 1A beschrieben. Das Flüssigkeitsstanderkennungsziel ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Flüssigkeitsstanderkennungsziel kann ein Behälter sein, der an einer Hochdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert ist. Selbst in dem Fall des Behälters, der an der Hochdruckseite installiert ist, kann eine Flüssigkeitsstanderkennung in Übereinstimmung mit einem Verfahren ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
In dem Fall des Behälters, der an der Hochdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert ist, fließt grundsätzlich flüssiges Fluid in den und aus dem Behälter, und deshalb ist der Fluss des Flüssigkeitsteils größer als in dem Fall, in dem der Behälter an der Niederdruckseite installiert ist, und Gasfluid in den und aus dem vorstehend beschriebenen Behälter fließt. Die Tatsache, dass die Behälteroberflächentemperatur des Flüssigkeitsteils kleiner als die des Gasteils ist, ist die gleiche wie bei dem Behälter, der an der Niederdruckseite installiert ist.
Weiterhin besteht, selbst in dem Fall der Flüssigkeitsstanderkennung des Behälters, der an der Hochdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert ist, ähnlich dem Behälter, der an der Niederdruckseite installiert ist, ein Problem, dass abhängig von der Struktur oder Größe des Behälters der Flüssigkeitsstand nicht nur auf der Basis der Differenz der Behälteroberflächentemperatur zu der Zeit des Heizens des Behälters wie in einer bekannten Technologie von außerhalb bestimmt werden kann. Der Fall, in dem einer Bestimmung des Flüssigkeitsstands nicht nur auf der Basis der Differenz der Behälteroberflächentemperatur zu der Zeit des Heizens erzielt werden kann, entspricht zum Beispiel dem Fall, in dem der Behälter in einer Längsrichtung lang ist und eine Konfiguration aufweist, in welcher der obere Teil durch einfließendes Fluid beeinflusst wird, während der untere Teil nicht durch einfließendes Fluid beeinflusst wird, das heißt, der Fall, in dem sich ein Strömungszustand des Fluids zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Behälters unterscheidet, und dergleichen.
Weiterhin wird die Behälteroberflächentemperatur auch durch physikalische Eigenschaften des internen Fluids beeinflusst. Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität in dem Behälter angesammelt ist, der untere Teil des Behälters weniger empfindlich für das einfließendes Fluid. Deshalb ist, während in dem Gasteil die Fließgeschwindigkeit ansteigt und dies hilft, die Wärmeübertragungsrate zu erhöhen, die Fließgeschwindigkeit in dem unteren Flüssigkeitsteil unverändert und die Wärmeübertragungsrate ist gleichbleibend. Dementsprechend nimmt die Temperaturdifferenz der Behälteroberflächentemperatur zwischen dem Gasteil und dem unteren Flüssigkeitsteil ab oder die Temperatur des Gasteils wird kleiner als die Temperatur des unteren Flüssigkeitsteils.
Deshalb weist selbst der Behälter, der an der Hochdruckseite der Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung installiert ist, ein ähnliches Problem zu dem einer Flüssigkeitsstanderkennung für den Behälter auf, der auf der Niederdruckseite installiert ist. Dieses Problem kann durch Ausführen einer Flüssigkeitsstanderkennung in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gelöst werden.
Weiterhin wurde in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Behälter, der als Kühl- und Klimaanlagenvorrichtung verwendet wird, und der ein Kältemittel speichert, als das Flüssigkeitsstanderkennungsziel beschrieben. Das Flüssigkeitsstanderkennungsziel ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jede Art von Behälter, der in der Lage ist, eine Flüssigkeit zu speichern, kann als das Flüssigkeitsstanderkennungsziel verwendet werden. Das Flüssigkeitsstanderkennungsgeräts 1A gemäß Ausführungsform ist insbesondere zur Verwendung bei Flüssigkeitsstanderkennung in dem Fall wirkungsvoll, in dem interne Flüssigkeit fließt.
Bezugszeichenliste

1A: Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, 9: Behälter, 9a: Einlassrohrleitung, 9b Auslassrohrleitung, 9c: Ölrücklaufloch, 9d: Ansaugöffnung, 10: alle Sensoren, 10 (10a bis 10d): Sensor, 16: Isoliermaterial, 20: Steuerungsmessgerät, 102: Heizelement, 103: Temperaturmesselement, 201: Heizelementsteuerungseinheit, 202: Sensormesseinheit, 203: Speichereinheit, 204: Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, 205: Eingabeeinheit, 206: Ausgabeeinheit.

Claims

Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, umfassend: eine Vielzahl von Sensoren, die in unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen an den installierten Lagen unter Verwenden von Temperaturmesselementen messen; und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters in einem Zustand, in welchem eine Temperaturdifferenz innerhalb und außerhalb des Behälters in einer solchen Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters geringer als die Temperatur außerhalb des Behälters ist, und bei welchem Fluid in den und aus dem Behälter fließt, als eine Lage eines Sensors mit einem geringsten gemessenen Wert unter der Vielzahl von Sensoren ermittelt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, umfassend: eine Vielzahl von Sensoren, die in unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen an den installierten Lagen unter Verwenden von Temperaturmesselementen messen; und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters in einem Zustand, in welchem eine Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und außerhalb des Behälters in einer solchen Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters geringer als die Temperatur außerhalb des Behälters ist, und bei welchem Fluid in den und aus dem Behälter fließt, als eine Lage eines Sensors ermittelt, der an einer höchsten Lage unter der Vielzahl von Sensoren mit geringer gemessenen Werten als einem eingestellten Schwellwert installiert ist.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach Anspruch 2, bei welchem die Flüssigkeitsstanderkennungseinheit den Schwellwert bei einer Temperatur einstellt, die geringer als ein gemessener Wert eines Referenzsensors unter der Vielzahl von Sensoren ist, welcher an einer Höhenlage installiert ist, in welcher sich die Flüssigkeit nicht in dem Behälter angesammelt hat, mittels einer eingestellten Temperatur, die vorher unter Berücksichtigung einer Schwankungsbreite des gemessenen Werts unter der Vielzahl von Sensoren eingestellt wird.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, bei welchem jeder der Vielzahl von Sensoren ein Heizelement einschließt, das zwischen dem Temperaturmesselement und der Oberfläche des Behälters vorgesehen ist, und den Temperaturunterschied zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters in Übereinstimmung mit Wärmeerzeugung durch das Heizelement erzeugt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, bei welchem das Temperaturmesselement ein Temperaturmesselement ist, das einen selbstheizenden Widerstand einschließt, und die Temperaturdifferenz zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters in Übereinstimmung mit Wärmeerzeugung durch den Widerstand erzeugt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, umfassend: eine Vielzahl von Sensoren, die in unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen an den installierten Lagen unter Verwenden von Temperaturmesselementen messen; und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters in einem Zustand, in welchem eine Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und außerhalb des Behälters in einer solchen Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters höher als die Temperatur außerhalb des Behälters ist, und bei welchem Fluid in den und aus dem Behälter fließt, als eine Lage eines Sensors mit einem höchsten gemessenen Wert unter der Vielzahl von Sensoren ermittelt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät, umfassend: eine Vielzahl von Sensoren, die in unterschiedlichen Höhenlagen an einer Oberfläche eines Behälters als einem Ziel der Flüssigkeitsstanderkennung installiert sind, und die Temperaturen an den installierten Lagen unter Verwenden von Temperaturmesselementen messen; und eine Flüssigkeitsstanderkennungseinheit, die eine Lage eines Flüssigkeitsstands innerhalb des Behälters in einem Zustand, in welchem eine Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und außerhalb des Behälters in einer solchen Art besteht, dass die Temperatur innerhalb des Behälters höher als die Temperatur außerhalb des Behälters ist, und bei welchem Fluid in den und aus dem Behälter fließt, als eine Lage eines Sensors ermittelt, der an einer höchsten Lage unter der Vielzahl von Sensoren mit höher gemessenen Werten als einem eingestellten Schwellwert installiert ist.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach Anspruch 7, bei welchem die Flüssigkeitsstanderkennungseinheit den Schwellwert bei einer Temperatur einstellt, die höher als ein gemessener Wert eines Referenzsensors unter der Vielzahl von Sensoren ist, welcher an einer Höhenlage installiert ist, in welcher sich die Flüssigkeit nicht in dem Behälter angesammelt hat, mittels einer eingestellten Temperatur, die vorher unter Berücksichtigung einer Schwankungsbreite des gemessenen Werts unter der Vielzahl von Sensoren eingestellt wird.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 6 bis 8, bei welchem jeder der Vielzahl von Sensoren ein Kühlelement einschließt, das zwischen dem Temperaturmesselement und der Oberfläche des Behälters vorgesehen ist, und den Temperaturunterschied zwischen Innenseite und Außenseite des Behälters durch Kühlen des Kühlelements erzeugt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 1 bis 9, bei welchem das Fluid ein Kältemittel ist, und bei welchem die Flüssigkeitsstanderkennungseinheit die Lage des Flüssigkeitsstands des flüssigen Kältemittels innerhalb des Behälters ermittelt.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 1 bis 10, bei welchem ein Fluideinlass in einem oberen Teil des Behälters vorgesehen ist.
Flüssigkeitsstanderkennungsgerät nach einem von Ansprüchen 1 bis 10, bei welchem ein Fluidauslass in einem oberen Teil des Behälters vorgesehen ist.