JP2021508812A

JP2021508812A - チラーシステムをパージするためのシステム及び方法

Info

Publication number: JP2021508812A
Application number: JP2020535977A
Authority: JP
Inventors: モンティス，マックレー・ウィリアム
Original assignee: Johnson Controls Technology Co
Current assignee: Johnson Controls Technology Co
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2021-03-11
Also published as: KR20200100781A; EP3732407A1; WO2019133723A1; CN111684215A; US20190203992A1

Abstract

本開示の実施形態において、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムは、冷媒を流すように構成された冷媒ループと、ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムとを含む。パージシステムは、ＮＣＧと冷媒との混合物を受け入れるように構成されたパージ熱交換器を含む。パージ熱交換器は、冷流体を用いて、混合物のＮＣＧを混合物の冷媒から分離するように構成されている。パージシステムは、冷流体から熱を除去するように構成された熱電組立体も含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体があらゆる目的において参照により本明細書中に組み込まれる、２０１７年１２月２８日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＰＵＲＧＩＮＧＡＣＨＩＬＬＥＲＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願第６２／６１１，４１２号明細書からの優先権及びその利益を主張する。

本出願は、概して、チラーシステムのためのパージ用システムに関する。

チラーシステム又は蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システムの作動と関連する異なる温度及び圧力を受けることに応じて、蒸気、液体及びこれらの組合せの間で相を変化させる冷媒と典型的に呼ばれる作動流体を用いる。低圧チラーシステムにおいて、低圧チラーシステムのいくつかのコンポーネントは、周囲の大気よりも低い圧力で作動する。圧力差を原因として、非凝縮性気体（ＮＣＧ）、例えば周囲の空気は、これらの低圧コンポーネント内に移行することができ、これは、低圧チラーシステムにおける非効率を引き起こし得る。したがって、低圧チラーシステムから、より効果的に作動するためにＮＣＧがパージされ得る。しかしながら、ＮＣＧを除去するために使用される従来のパージシステムは、中程度の又は高い地球温暖化係数（ＧＷＰ）を有する追加的な冷媒を用いる場合がある。

本開示の実施形態において、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムは、冷媒を流すように構成された冷媒ループと、ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムとを含む。パージシステムは、ＮＣＧと冷媒との混合物を受け入れるように構成されたパージ熱交換器を含む。パージ熱交換器は、非冷媒流体を用いて、混合物のＮＣＧを混合物の冷媒から分離するように構成されている。パージシステムは、非冷媒流体から熱を除去するように構成された熱電組立体も含む。

本開示の別の実施形態において、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を、冷媒ループを通して循環させるように構成された圧縮器と、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を第１冷却流体と熱交換関係にするように構成された蒸発器と、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を第２冷却流体と熱交換関係にするように構成されたコンデンサと、ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムとを含む。パージシステムは、コンデンサから引き出された混合物を、蒸発器から引き出された冷媒の第１冷媒フローを用いて且つ非冷媒流体を用いて分離するように構成されたパージ熱交換器を含む。混合物は、コンデンサから引き出されたＮＣＧ及び冷媒の第２冷媒フローを含む。パージ熱交換器は、混合物のＮＣＧを混合物の第２冷媒フローから分離するように構成されている。パージシステムは、第１冷媒フロー及び非冷媒流体から熱エネルギーを除去するように構成された熱電組立体も含む。

本開示の別の実施形態において、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を、冷媒ループを通して循環させるように構成された圧縮器と、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を第１冷却流体と熱交換関係にするように構成された蒸発器と、冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を第２冷却流体と熱交換関係にするように構成されたコンデンサと、ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムとを含む。パージシステムは、ＮＣＧと冷媒との混合物を受け入れるように構成されたパージ熱交換器を含む。パージ熱交換器は、冷流体ループの冷流体を用いて、混合物のＮＣＧを混合物の冷媒から分離するように構成されている。パージシステムは、冷流体を開流体ループの中間流体とともに冷やすように構成された熱電組立体も含む。

本開示の態様による、商業的環境において加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システムを使用し得る建物の実施形態の斜視図である。本開示の態様による、ＨＶＡＣシステムの実施形態の斜視図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの熱電組立体の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの熱電組立体の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの熱交換器の実施形態の概略図である。本開示の態様による、図２のＨＶＡＣシステムの熱交換器の実施形態の概略図である。

本開示の実施形態は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムにおけるパージの効率を向上させ得るパージシステムを含む。例えば、特定の低圧ＨＶＡＣシステムにおいて、蒸発器は、蒸発器と大気との間の圧力差を原因として大気から非凝縮性気体（ＮＣＧ）、例えば周囲の空気を吸い込み得る。ＮＣＧは、ＨＶＡＣシステムを通して移動して最終的にコンデンサ内に集まり得る。これらのＮＣＧは、ＨＶＡＣシステムの性能全体にとって有害であり得るため、除去されるべきである。したがって、本開示の実施形態は、パージシステムによってＨＶＡＣシステムからＮＣＧを効率的にパージすることができる。例えば、パージシステムは、コンデンサからＮＣＧと冷媒との混合物を引き込むことができる。その後、パージシステムは、パージ熱交換器（例えば、パージ室内のパージコイル）を用いて、混合物の温度を低下させるか又は混合物から熱を除去して冷媒を凝縮し、冷媒凝縮の副産物としての冷媒の密度の増加によって冷媒をＮＣＧから分離することができる。特に、パージシステムは、冷流体を、熱交換器のパージコイルを通して流し、冷媒を凝縮して、混合物を分離することができる。特定の実施形態において、冷流体は、１つ又は複数の熱電組立体により冷やされ得る。さらに、特定の実施形態において、冷流体は、同じく熱電組立体により冷やされた二次冷流体によっても冷やされ得る。いくつかの実施形態において、パージ熱交換器は、混合物を別々の冷流体で冷やすことができる２つの別個のパージコイルを含み得る。

ここで、図面を参照すると、図１は、典型的な商業的環境のための建物１２における、加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０のための環境の実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷却された液体を供給する蒸気圧縮システム１４を含み得る。ＨＶＡＣシステム１０はまた、建物１２を加熱するために温かい液体を供給するためのボイラー１６と、空気を、建物１２を通して循環させる空気分配システムとを含み得る。空気分配システムは、空気還流ダクト１８、空気供給ダクト２０及び／又は空気ハンドラー２２も含み得る。いくつかの実施形態において、空気ハンドラー２２は、ボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に導管２４により接続された熱交換器を含み得る。空気ハンドラー２２における熱交換器は、ＨＶＡＣシステム１０の作動モードに依存して、加熱された液体をボイラー１６から受けることができるか、又は冷却された液体を蒸気圧縮システム１４から受けることができるかのいずれかである。ＨＶＡＣシステム１０は、個別の空気ハンドラーが建物１２の各フロアにある状態で示されているが、他の実施形態において、ＨＶＡＣシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラー２２及び／又は他のコンポーネントを含み得る。

図２及び３は、ＨＶＡＣシステム１０において用いることができる蒸気圧縮システム１４の実施形態である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２で開始する回路を通して冷媒を循環され得る。回路はまた、コンデンサ３４と、膨張バルブ又はデバイス３６と、液体チラー又は蒸発器３８とを含み得る。蒸気圧縮システム１４は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６及び／又はインターフェイスボード４８を有する制御パネル４０（例えば、コントローラ）をさらに含み得る。

蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用され得る流体のいくつかの例は、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ヒドロフルオロ−オレフィン（ＨＦＯ）、「天然」冷媒、例えばアンモニア（ＮＨ_３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ_２）、Ｒ−７４４若しくは炭化水素系冷媒、水蒸気、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒又は他の任意の好適な冷媒である。いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ−１３４ａなどの中圧冷媒に対して低圧冷媒とも呼ばれる、１大気圧で摂氏約１９度（華氏６６度以下）の標準沸点を有する冷媒を効率的に用いるように構成され得る。本明細書で使用される際、「標準沸点」は、１気圧で計測された沸点温度と呼ばれ得る。

いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、コンデンサ３４、膨張バルブ若しくはデバイス３６及び／又は蒸発器３８の１つ又は複数を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動することができ、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２により動力供給され得る。ＶＳＤ５２は、ＡＣ電源からの特定の固定された線間電圧及び固定された線間周波数を有する交流（ＡＣ）電力を受け、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に供給する。他の実施形態において、モータ５０は、ＡＣ又は直流（ＤＣ）電源から直接的に動力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤにより、又はＡＣ若しくはＤＣ電源、例えばスイッチ式リラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ又は別の好適なモータから直接的に動力供給され得る任意のタイプの電気モータを含み得る。

圧縮器３２は、冷媒蒸気を圧縮するとともに、蒸気を、排出路を通してコンデンサ３４に送達する。いくつかの実施形態において、圧縮器３２は、遠心圧縮器であり得る。圧縮器３２によりコンデンサ３４に圧送された冷媒蒸気は、熱をコンデンサ３４における冷却液（例えば、水又は空気）に伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却液との熱伝熱の結果として、コンデンサ３４において冷媒液に凝結し得る。コンデンサ３４からの冷媒液体は、冷媒液体の温度及び圧力を低下させる目的で膨張デバイス３６を通り、蒸発器３８に流れ得る。図３の図示の実施形態において、コンデンサ３４は、水で冷却されるとともに、冷却液をコンデンサに供給する冷却タワー５６に接続されたチューブ束５４を含む。

蒸発器３８に送達される冷媒液体は、コンデンサ３４において使用された冷却液と同じであってもなくてもよい別の冷却液からの熱を吸収することができる。蒸発器３８における冷媒液体は、冷媒液体から冷媒蒸気への相変化を受け得る。図３の図示された実施形態に示される通り、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓと還流ライン６０Ｒとを有するチューブ束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却液（例えば、水、エチルグリコール、塩化カルシウム塩水、塩化ナトリウム塩水又は他の任意の好適な流体）は、還流ライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、チューブ束５８における冷却液の温度を、冷媒との熱伝熱を介して低下させ得る。蒸発器３８におけるチューブ束５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブ束を含み得る。いずれの場合も、冷媒蒸気は、蒸発器３８を出て、吸引ラインにより圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。

図４は、中間回路６４がコンデンサ３４と膨張デバイス３６との間に組み込まれた蒸気圧縮システム１４の概略図である。中間回路６４は、コンデンサ３４に直接的に流体接続された入口ライン６８を有し得る。他の実施形態において、入口ライン６８は、コンデンサ３４に間接的に流体接続され得る。図４の図示された実施形態に示される通り、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置付けられた第１膨張デバイス６６を含む。いくつかの実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュ中間冷却器）であり得る。他の実施形態において、中間容器７０は、熱交換器又は「サーフェスエコノマイザー（ｓｕｒｆａｃｅｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）」として構成され得る。図４に示された実施形態において、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用され、第１膨張デバイス６６は、コンデンサ３４から受け取った冷媒液体の圧力を低める（膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中、液体の一部が蒸発し得、したがって、中間容器７０は、蒸気を、第１膨張デバイス６６から受け取った液体から分離するのに使用され得る。追加的に、中間容器７０は、中間容器７０に入るときに冷媒液体が受ける圧力低下を理由として、（例えば、中間容器７０に入るときに受ける、容積が急速に増大することを原因として）冷媒液体のさらなる膨張を提供し得る。中間容器７０における蒸気は、圧縮器３２の吸引ライン７４を通して又は遠心圧縮機を通して圧縮器３２により引き込まれ得る。他の実施形態において、中間容器における蒸気は、圧縮器３２の中間ステージ（例えば、吸引ステージではない）に引き込まれ得る。中間容器７０において集まる液体は、膨張デバイス６６及び／又は中間容器７０における膨張を理由として、コンデンサ３４を出る冷媒液体より低いエンタルピーであり得る。中間容器７０からの液体は、次いで、ライン７２内において、第２膨張デバイス３６を通して蒸発器３８に流れ得る。

いくつかの実施形態において、蒸気圧縮システム１４が作動中であるとき、蒸発器３８は、周囲圧力未満の圧力で機能し得る。したがって、ＮＣＧは、蒸発器３８内に引き込まれ得るとともに、圧縮器３２を通して移動してコンデンサ３４において集まり得る。これらのＮＣＧは、蒸気圧縮システム１４が非効率に動作する原因となり得る。なぜなら、ＮＣＧは、コンデンサ３４内での冷媒から冷却流体（例えば、水又は空気）への効果的な熱伝達を阻止する絶縁体として機能し得るからである。したがって、蒸気圧縮システム１４は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするための特徴を含み得る。

特に、蒸気圧縮システム１４は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧをパージするためのパージシステム８０を含み得る。上で述べたように、パージシステム８０は、コンデンサ３４から引き出されたＮＣＧと冷媒蒸気との混合物の温度を低減するか又はそこから熱を除去し、それにより冷媒蒸気を凝縮して、ＮＣＧから冷媒を分離することにより少なくとも部分的に蒸気圧縮システム１４をパージし得る。具体的には、パージシステム８０は、図５及び図６に示すような１つ又は複数の熱電組立体８２を利用することにより冷やされ得る冷流体を介して混合物から熱を除去し得る。各熱電組立体８２は、高温側８４及び低温側８６などの伝導板の組と、半導体などの熱電デバイス８８の組とを含み得る。伝導板は、熱ペーストを介して熱電デバイス８８に結合され得る。熱電デバイス８８は、それぞれ正電荷又は負電荷を運ぶことができる正（Ｐ型）半導体又は負（Ｎ型）半導体など、電気的不均衡を有するドーピングされた外因性半導体の組を含み得る。例えば、熱は、低温側８６を介して吸収され、熱電デバイス８８を介して伝達され、高温側８４を介して放出され得る。実際、熱電組立体８２は、電気エネルギー差により低温側８６と高温側８４との間に温度差又は熱勾配を生成することができる。さらに、温度差が大きくなるほど、熱電組立体８２の熱除去性能が低下する場合があり、温度差が小さくなるほど、熱電組立体８２の熱除去性能が増加する場合がある。各熱電組立体８２は、電源９０を用いて熱電組立体８２内で電力勾配を生じさせ得る。電源９０は、送電網、バッテリー、太陽電池パネル、発電機、ガス機関、蒸気圧縮システム１４又はそれらの任意の組合せなどの任意の好適な電源であり得る。熱電組立体８２は、熱電効果又はペルチェゼーベック効果によって電力勾配を熱勾配に変換し得る。

熱電組立体８２は、熱勾配を利用して、導管９４内を流れ、且つ／又は導管９４内に置かれた流体９２から熱を吸収し得る。熱電組立体８２の低温側８６は、導管９４にヒートシンク９６及び／又はヒートペースト９８を介して結合することができ、ヒートシンク９６及び／又はヒートペースト９８は、流体９２から熱電デバイス８８に熱を伝導又は伝達することができ、それにより導管９４内の流体９２を冷やす。さらに、熱電組立体８２の高温側８４は、高温側８４から熱を除去するように構成され得る別のヒートシンク９６に結合され得る。この目的のために、熱電組立体８２は、ファン１００も含み得、ファン１００は、ヒートシンク９６の側を通して周囲空気１０２を吸い込み、加熱された周囲空気１０２を周囲に排出するように構成されている。このようにして、周囲空気１０２は、ファン１００がヒートシンク９６を通して周囲空気１０２を吸い込む際にヒートシンク９６から熱を除去することができ、周囲空気１０２を、温度上昇を伴った加熱空気の形態で熱電組立体８２から強制的に出す。

本明細書に記載するように、いくつかの実施形態において、熱電組立体８２の高温側８４は、追加的に又は代替形態において、別の流体９２を有する別の導管９４に結合することができ、流体９２もある程度冷却され、高温側８４から熱を除去するように構成され得る。このようにして、低温側８６の温度は、高温側８４が周囲空気１０２の温度を下回るある温度まで冷却され得ることにより低下し得る。実際、熱電組立体８２の熱除去性能は、少なくとも部分的に低温側８６及び高温側８４の温度低下及び温度差によって増加し得る。またさらに、いくつかの実施形態では、熱電組立体８２は、低温側８６、熱電デバイス８８及び高温側８４の２つ以上の組を含み得る。例えば、導管９４は、第１高温側８４に第１熱電デバイス８８を介して結合された第１低温側８６に結合され得る。追加的に、第１高温側８４は、第２低温側８６に結合することができ、第２低温側８６は、第２熱電デバイス８８を介して第２高温側８４にさらに結合されている。次いで、第２高温側８４は、上述のように、ヒートシンク９６、ファン１００及び／又は導管９４などの任意の好適な熱除去システムに結合され得る。実際、熱電組立体８２内に積み重ねられた任意の好適な数の組の低温側８６、熱電デバイス８８及び高温側８４が存在し得る。

図７〜図１３に示されるように、蒸気圧縮システム１４は、周囲空気などのＮＣＧを蒸気圧縮システム１４から除去するように構成されたパージシステム８０を含み得る。この目的のために、パージシステム８０は、１つ又は複数の熱電組立体８２、真空ポンプ、液体ポンプ及び／又は圧縮器などの１つ又は複数のポンプ１１０、１つ又は複数の停止弁１１２及びパージ熱交換器１１４を含み得る。パージ熱交換器１１４は、パージ室１１８内に１つ又は複数のパージコイル１１６をさらに含み得る。さらに、図７〜図１３に記載される導管は、図５及び図６の導管９４に類似し得ることに留意されたい。

さらに、蒸気圧縮システム１４は、パージシステム８０の作動の特定の側面を制御するためにコントローラ１２０を用い得る。コントローラ１２０は、プロセッサ１２２（これは、１つ又は複数のプロセッサを表し得る）、例えばアプリケーション固有のプロセッサを採用する任意のデバイスであり得る。コントローラ１２０は、パージシステム８０について本明細書において説明された方法及び制御動作を実行するためにプロセッサ１２２により実行可能な命令を記憶するためのメモリデバイス１２４も含み得る。プロセッサ１２２は、１つ又は複数の処理デバイスを含み得、メモリデバイス１２４は、１つ又は複数の有形の非一時的機械可読媒体を含み得る。一例として、そのような機械可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光学ディスク記憶、磁気ディスク記憶若しくは他の磁気記憶デバイス又は他の任意の媒体であって、機械実行可能命令若しくはデータ構造の形の望ましいプログラムコードを担持若しくは記憶するために使用され得るとともにプロセッサ１２２により若しくは任意の汎用又は特殊用途のコンピュータ若しくはプロセッサを備えた他の機械によりアクセスされ得る他の任意の媒体を含み得る。

この目的のために、コントローラ１２０は、パージシステム８０の１つ又は複数のコンポーネントに通信システム１２６を通して通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態において、通信システム１２６は、無線ネットワーク（例えば、無線ローカルエリアネットワーク［ＷＬＡＮ］、無線広域ネットワーク［ＷＷＡＮ］、近距離通信［ＮＦＣ］）を通して通信し得る。いくつかの実施形態において、通信システム１２６は、有線ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク［ＬＡＮ］、広域ネットワーク［ＷＡＮ］）を通して通信し得る。例えば、図７〜図１３に示すように、コントローラ１２０は、パージシステム８０のいくつかの要素、例えばポンプ１１０、熱電組立体８２、停止弁１１２及び他のコンポーネントと通信し得る。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるコントローラ１２０及びコントロールパネル４０（図３及び図４）の機能は、単一のコントローラを介して制御され得る。いくつかの実施形態において、単一のコントローラは、コントロールパネル４０又はコントローラ１２０であり得る。

以下でさらに詳細に検討される通り、冷流体がパージ熱交換器１１４のパージコイル１１６を通して流れる際、冷流体は、コンデンサ３４から又はシステムの別の部分から引き出された冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物と熱を交換し得る。上で言及した通り、周囲圧力と比較した作動中の蒸気圧縮システム１４の低圧を原因として、ＮＣＧは、蒸発器３８内に引き込まれ得るとともに、蒸気圧縮システム１４を通して移動してコンデンサ３４において堆積し得る。具体的には、ＮＣＧは、コンデンサ３４の１つ又は複数の部分において堆積し得る。したがって、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物は、コンデンサ３４の１つ又は複数の部分から引き出され得る。概して、正常な作動中、ＮＣＧが堆積する１つ又は複数の部分は、排出バッフルより実質的に下、コンデンサ３４の中心の近く、コンデンサ３４の出口の近く、コンデンサ３４の上部の近く又は任意のその組合せにあり得る。

コンデンサ３４内に蓄積したＮＣＧは、冷媒蒸気と混合され得る。ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物は、導管１２８を通してパージ熱交換器１１４のパージ室１１８に引き込むことができ、これは、少なくとも部分的に、パージ熱交換器１１４のパージコイル１１６を通過する冷流体によって生じた温度及び／又は圧力差によるものであり得る。いくつかの実施形態において、圧縮器１２９が導管１２８に沿って配置され得る。圧縮器１２９は、コンデンサ３４からパージ熱交換器１１４のパージ室１１８にＮＣＧと冷媒蒸気との混合物を圧送し得る。特に、圧縮器１２９は、混合物がパージ熱交換器１１４に入る前に混合物の圧力を増加させるように構成されている。このようにして、パージ熱交換器１１４内で混合物の冷媒蒸気が凝縮する温度が上昇し、それによりパージシステム８０への負荷が低減される。

ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージコイル１１６の低温表面と接触すると、冷媒蒸気は、冷媒液体に凝縮し、パージ熱交換器１１４のパージ室１１８内に部分真空を生成し、それによりコンデンサ３４から導管１２８を通してＮＣＧと冷媒蒸気との混合物をより多く引き込む。いくつかの実施形態において、上で述べたように、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物は、圧縮器１２９が原因で、導管１２８を通してパージ熱交換器１１４に引き込まれ得る。さらに、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージ熱交換器１１４に入り、冷媒蒸気が冷媒液体に凝縮すると、冷媒液体は、パージ熱交換器１１４の底部に集まる。実際、少なくとも部分的に、凝縮した冷媒液体とＮＣＧとの間の密度差により、ＮＣＧ及び他の凝縮されていない冷媒蒸気は、パージ熱交換器１１４の上部の方に集まり、凝縮した冷媒液体は、パージ熱交換器１１４の底部に集まる。したがって、パージ熱交換器１１４内でＮＣＧと冷媒蒸気との混合物の冷媒蒸気が凝縮するほど、パージ熱交換器１１４内の冷媒液体の液体レベルが上昇する。

冷媒液体の液体レベルがパージ熱交換器１１４における所定の閾値に到達すると、冷媒液体は、導管１３０を通してコンデンサ３４、蒸発器３８又はその両方に排出され、ＮＣＧは、真空ポンプ１３２によってパージ熱交換器１１４から導管１３４を通して圧送される。その後、真空ポンプ１３２は、ＮＣＧを大気中に放出し得る。いくつかの実施形態において、混合物がパージ熱交換器１１４に入る前に圧縮器１２９がＮＣＧと冷媒蒸気との混合物の圧力を増加させることから、パージ熱交換器１１４内のＮＣＧは、大気圧と比較して高圧であり得る。したがって、ＮＣＧは、真空ポンプ１３２を使用することなく、パージ熱交換器１１４内のＮＣＧと大気との間の圧力差により、導管１３４の停止弁１１２を通して大気中に放出され得る。

いくつかの実施形態において、パージ熱交換器１１４は、コンデンサ３４及び蒸発器３８の垂直上方に配置され得る。このようにして、冷媒液体は、少なくとも部分的に、コンデンサ３４及び蒸発器３８に対するパージ熱交換器１１４の高さの差により生じた上部圧力差により、コンデンサ３４、蒸発器３８又はこの両方に流れることができる。いくつかの実施形態において、コンデンサ３４は、蒸発器３８の垂直上方に配置することができ、それにより冷媒液体がパージ熱交換器１１４からコンデンサ３４に比べて蒸発器３８により容易に流れることを可能にする。

いくつかの実施形態において、パージ熱交換器１１４は、１つ又は複数のセンサ１３８であって、１つ又は複数の温度センサ、圧力センサ、液体レベルセンサ、超音波センサ又は任意のその組合せを含み得る１つ又は複数のセンサ１１９を含み得る。例えば、１つ又は複数のセンサ１３８の１つのセンサ１３８は、パージ熱交換器１１４内の冷媒液体の液体レベルを測定し得るとともに、液体レベルに関するデータをコントローラ１２０に送信し得る。液体レベルが所定の液体レベル閾値に近づき、これに一致し、且つ／又はこれを超える場合、コントローラ１２０は、上述の通り、冷媒液体がコンデンサ３４、蒸発器３８又は両方に流れ出ることを可能にするために、停止弁１１２の１つ又は複数に信号を送信し得る。同様に、コントローラ１２０は、ポンプ１３２を通してＮＣＧを大気中に放出するために、ポンプ１３２及び／又は停止弁１１２の１つ又は複数に信号を送信し得る。

いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、例えば、停止弁１１２の１つ又は複数を起動することにより、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がパージ熱交換器１１４に入ることを可能にする前に、コンデンサ３４内にかなりの又は所定の量のＮＣＧがあるかどうか決定することができる。コンデンサ３４内にかなりの又は所定の量のＮＣＧがあるかどうかを決定するために、１つ又は複数のセンサ１３８の別のセンサ１３８は、蒸気圧縮システム１４の性能に関連する１つ又は複数のパラメータを測定し、１つ又は複数のパラメータを示すデータを分析及び処理のためにコントローラ１２０に送信し得る。具体的には、コントローラ１２０は、１つ又は複数のパラメータに基づいて蒸気圧縮システム１４の性能レベルを決定し得る。蒸気圧縮システム１４の性能レベルが所定の閾値を下回るとコントローラ１２０が決定した場合、コントローラ１２０は、適切な停止弁１１２を開き、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がコンデンサ３４からパージ熱交換器１１４に流れることを可能にすることにより、コンデンサ３４が上述のようにパージされることを可能にし得る。いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、所定のスケジュールに基づいて上述のようにコンデンサ３４をパージし得る。

追加的に又は代替形態において、センサ１３８の１つは、コンデンサ３４内の飽和温度及び実際の温度を測定し得るとともに、分析及び処理するために飽和及び実際の温度を示すデータをコントローラ１２０に送信し得る。コントローラ１２０は、次いで、飽和温度が実際の温度に実質的に合致するかどうか決定し得る。飽和温度が実際の温度に実質的に合致しない場合、コントローラ１２０は、適切な停止弁１１２を開くとともに、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物がコンデンサ３４からパージ熱交換器１１４に流れることを可能にすることにより、上述の通りコンデンサ３４がパージされることを可能にし得る。

本明細書に記載するように、パージ熱交換器１１４は、コンデンサ３４から引き出された冷媒蒸気を凝縮するために、パージコイル１１６内を流れる冷流体を受け入れることができる。いくつかの実施形態において、パージコイル１１６は、パージコイル１１６、パージコイル１１６内の流体並びに／又はパージコイル１１６の外部及びパージ熱交換器１１４の内部の流体間の熱伝達率を増加させるように構成された内部フィン及び／又は外部フィンを含み得る。図７〜図１３は、パージコイル１１６を通して流れる流体を冷却するために使用されるパージシステム８０の実施形態を示す。例えば、図７に示すように、パージシステム８０は、閉流体ループ１６０を含み得、閉流体ループ１６０は、流体を冷やし、冷流体を、パージコイル１１６を通して流し、パージ熱交換器１１４内で冷媒蒸気を凝縮するように構成されている。特に、閉流体ループ１６０内の流体は、低い凝固点を有するブライン及び／又は水／グリコール混合物であり得る。

閉流体ループ１６０は、閉流体ループ１６０の導管１６４及びパージコイル１１６を通して流体を圧送するために液体ポンプ１６２を用いることができる。実際、液体ポンプ１６２は、ブライン及び／又は水／グリコール混合物を圧送するように構成された改修ポンプであり得る。さらに、図に示されるように、複数の熱電組立体８２を導管１６４に結合することができ、図５及び図６に関して上述したように、流体が導管１６４を通して流れる際に流体から熱を除去するように構成され得る。導管１６４に結合された任意の好適な数の熱電組立体８２が存在し得る。

特定の実施形態において、図８に示すように、パージシステム８０は、冷却負荷６２（図３及び図４）の冷却流体など、別のソースからの流体を利用することができる。換言すると、パージシステム８０は、開流体ループ１６５を通して、建物１２（図１）などの建物の冷却システムからの流体を利用することができる。特定の実施形態において、流体は、水、ブライン又は水／グリコール混合物であり得る。特に、開流体ループ１６５の液体ポンプ１６２は、導管１６６を通して供給ライン６０Ｓから流体を引き出し、この流体をパージ熱交換器１１４のパージコイル１１６に供給することができる。流体が導管１６６を通してパージコイル１１６に流れる際、流体は、上述のように、導管１６６に結合されており、流体から熱を除去するように構成されている熱電組立体８２を介して冷やされ得る。このようにして、パージコイル１１６は、熱電組立体８２を介して冷流体を受け入れ得る。冷流体がパージコイル１１６内を流れる際、コンデンサ３４からの冷媒蒸気は、パージ室１１８内で凝縮し得る。パージコイル１１６を通して流れた後、流体は、供給ライン６０Ｓに戻され得る。実際、供給ライン６０Ｓから引き出される流体の量は、供給ライン６０Ｓを通る流体の全体的な質量流量に比べるとごくわずかであり得る。さらに、供給ライン６０Ｓから引き出され、パージコイル１１６に送られる流体は、少なくとも部分的に上述の蒸発器３８内の熱交換プロセスが原因で、周囲温度よりも低い温度であり得る。したがって、熱電組立体８２は、パージ熱交換器１１４内で冷媒蒸気を凝縮するために流体が適切に低い温度となるために、低減された量の熱を開流体ループ１６５の流体から除去し得る。

特定の実施形態において、図９に示すように、パージシステム８０は、閉流体ループ１６０からの冷流体及び開流体ループ１６５からの冷流体を利用することができ、これらは、それぞれ図７及び図８に関連して記載した実施形態と同様に機能し得る。特に、閉流体ループ１６０は、液体ポンプ１６２を用いて、導管１６８通して且つパージコイル１１６を通して流体を流すことができる。流体が導管１６８を通して流れる際、導管１６８に結合された熱電組立体８２が流体から熱を除去し、それにより流体を冷やすことができる。実際、流体は、ブライン、水及び／又は水／グリコール混合物であり得る。したがって、閉流体ループ１６０の液体ポンプ１６２は、水、ブライン及び／又は水／グリコール混合物を圧送するように構成された改修ポンプであり得る。

図９の実施形態に示されるようなパージシステム８０は、開流体ループ１６５も含み得、開流体ループ１６５は、建物１２（図１）などの建物の冷却システムからの流体を利用し得る。特に、開流体ループ１６５の液体ポンプ１６２は、供給ライン６０Ｓから流体を引き出し、導管１７０を通してパージ熱交換器１１４のパージコイル１１６に流体を圧送し得る。流体が導管１７０を通してパージコイル１１６に流れる際、導管１７０に結合された熱電組立体８２が流体から熱を除去し、それにより流体をさらに冷やし得る。特定の実施形態において、供給ライン６０Ｓから引き出される流体は、水、ブライン又は水／グリコール混合物であり得る。したがって、そのような実施形態において、開流体ループ１６５の液体ポンプ１６２は、それぞれ水、ブライン又は水／グリコール混合物を圧送するように構成され得る。

上述のように、閉流体ループ１６０及び開流体ループ１６５は、冷流体を、パージ熱交換器１１４のパージコイル１１６を通して流すことができる。具体的には、特定の実施形態において、パージ熱交換器１１４は、２つの別個のパージコイル１１６を含むことができ、２つの別個のパージコイル１１６は、以下において図１４でさらに詳述するように、冷流体を別個の流体ループから、例えば閉流体ループ１６０及び開流体ループ１６５から別々に受け入れることができる。さらに、以下でさらに詳述するように、パージ熱交換器１１４は、以下において図１５でさらに詳述するように、冷流体を別個の流体ループから、例えば閉流体ループ１６０及び開流体ループ１６５の両方から、１つ又は複数の停止弁１１２の動作に基づいて別々の時に受け入れるように構成された単一のパージコイル１１６を含み得る。追加的に又は代替形態において、パージコイル１１６は、以下において図１５でさらに詳述するように、１つ又は複数の停止弁１１２の動作に基づいて別個の流体ループから流体の混合物も受け入れ得る。特に、コントローラ１２０は、上述したようにパージ熱交換器１１４を通る冷流体の流れを制御するために適切な停止弁１１２に１つ又は複数の信号を送信し得る。

特定の実施形態において、図１０に示すように、パージシステム８０は、コンデンサ３４から引き出された蒸気冷媒を凝縮するために、冷やされた冷媒を、パージコイル１１６を通して流すように構成された冷媒ループ１７２を含み得る。特に、液体冷媒を圧送するように構成された冷媒ループ１７２の液体ポンプ１６２は、蒸発器４８から導管１７４を通して液体冷媒を引き出し得る。いくつかの実施形態において、蒸発器３８から引き出された液体冷媒は、蒸気冷媒の一部を含み得る。換言すると、液体ポンプ１６２は、蒸発器３８から蒸気冷媒と液体冷媒との二相混合物を引き込み得る。したがって、いくつかの実施形態において、パージシステム８０は、液体ポンプ１６２と蒸発器３８との間に導管１７４に沿って配置された中間容器７０（図４）などのフラッシュタンクを含み得る。この目的のために、液体冷媒は、フラッシュタンク内で蒸気冷媒から分離され得る。液体冷媒は、フラッシュタンクから液体ポンプ１６２により導管１７４に沿って引き出され得、蒸気冷媒は、フラッシュタンクから蒸発器３８の出口側に送られ得る。その後、冷媒ループ１７２の液体ポンプ１６２は、液体冷媒を、パージコイル１１６を通して圧送し、蒸発器３８に戻し得る。パージコイル１１６に到達する前、液体冷媒は、熱電組立体８２が結合された導管１７４の１つ又は複数の部分を移動し得る。具体的には、熱電組立体８２は、液体冷媒が導管１７４を通して流れる際に液体冷媒から熱を除去し、それにより液体冷媒を過冷却された状態に冷やし得る。このようにして、冷媒は、それがパージコイル１１６内を流れる際に液体状態のままであり得、冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物に熱を伝達し、蒸発器３８に還流する。実際、冷媒ループ１７２の液体ポンプ１６２は、冷媒液体を圧送するように構成された改修ポンプであり得る。

さらに、特定の実施形態において、図１１に示すように、パージシステム８０は、冷媒ループ１７２及び開流体ループ１６５を含むことができ、冷媒ループ１７２及び開流体ループ１６５の両方は、コンデンサ３４から引き出された冷媒蒸気とＮＣＧとの混合物を混合物の冷媒蒸気を凝縮することにより分離するために、冷流体をパージ熱交換器１１４に流すことができる。実際、冷媒ループ１７２は、図１０に関して上述したように機能することができ、開流体ループ１６５は、図９に関して上述したように機能し得る。さらに、上でも述べたように、冷媒ループ１７２及び開流体ループ１６５は、特定の実施形態において、冷流体を別個の対応するパージコイル１１６を通して流すことができるか、又は冷流体を単一のパージコイル１１６を通して流すことができる。特に、パージコイル１１６は、１つ又は複数の停止弁１１２（図１４及び図１５に示される）の動作に基づいて別個の流体ループから流体の混合物を受け入れ得る。具体的には、コントローラ１２０は、パージ熱交換器１１４を通る冷流体の流れを制御するために適切な停止弁１１２に１つ又は複数の信号を送信し得る。

さらに、本明細書に記載される実施形態の全てにおいて、パージシステム８０は、蒸気圧縮システム１４からＮＣＧを除去するために吸着室１８０を用い得る。例えば、上述のように、真空ポンプ１３２は、パージ熱交換器１１４のパージ室１１８から気体を除去し得る。特に、特定の実施形態において、真空ポンプ１３２は、パージ室１１８からＮＣＧ及び冷媒蒸気を除去し得る。したがって、吸着室１８０は、真空ポンプ１３２により引き込まれた冷媒蒸気の一部を、ＮＣＧを大気中に放出する前に除去し得る。図示するように、真空ポンプ１３２は、ＮＣＧと冷媒蒸気との混合物、すなわち「混合物」を、導管１８２を通して吸着室１８０の１つ又は複数に圧送し得る。混合物が吸着室１８０の１つを通して移動する際、混合物は、吸着室１８０の改質材料１８４を通過することができ、冷媒蒸気は、改質材料１８４及び冷媒蒸気の特性を原因として改質材料１８４中及び／又は上に吸着され得るか又は引き付けられ得る。例えば、電気化学特性は、本明細書において説明された吸着を補助し得る。さらに、混合物が吸着室１８０を通して移動する際、同様に少なくとも部分的にＮＣＧ及び／又は改質材料１８４の特性を原因として、ＮＣＧは、改質材料１８４中に吸着されなくてもよい。したがって、ＮＣＧは、改質材料１８４を通過し得るとともに、引き続き空気出口弁１８６を通して大気中に放出される。

改質材料１８４が冷媒を吸着する際、改質材料１８４は、最終的に冷媒で飽和し得るため、もはや追加的な冷媒を効率的に吸着することができない。したがって、投げ込み加熱器、外側ケーブル加熱器又はバンド加熱器などの加熱器１８８は、改質材料１８４に冷媒を加熱するための熱エネルギーを提供するために起動され得る。このようにして、加熱器１８８は、改質材料１８４が冷媒を蒸気状態で放出するように、冷媒が改質材料１８４による結合に打ち勝つことを促進する。改質材料１８４から放出されると、冷媒蒸気は、冷媒蒸気が導管１９０を通して蒸発器３８に流れるように、蒸発器３８内の圧力と比べて高い圧力を有し得る。

いくつかの実施形態において、停止弁１１２は、混合物が一度に特定の吸着室１８０のみに流れることを可能にし得る。この方法により、吸着室１８０は、上述の通りの混合物を連続的に受けるとともに濾過し得る。例えば、コントローラ１２０は、混合物が吸着室１８０の１つ又は複数の特定の吸着室１８０により濾過されることを可能にするように停止弁１１２を制御し得る。特定の吸着室１８０が冷媒で飽和すると、コントローラ１２０は、特定の吸着室１８０への混合物の流れを止め得るとともに、混合物が異なる吸着室１８０に流れることを可能にする。コントローラ１２０が特定の吸着室１８０への流れを止めると、コントローラは、上述の通り冷媒蒸気が蒸発器３８に流れることを可能にするために、特定の吸着室１８０と関連する加熱器１８８を起動させ得る。実際、特定の吸着室１８０が加熱されている間、異なる吸着室１８０は、引き続き混合物を濾過し得る。特定の吸着室１８０が冷媒で十分に不飽和となると、混合物が特定の吸着室１８０に流れることを可能にするために、コントローラ１２０は、もう一度停止弁１１２の１つ又は複数を起動し得る。この目的のために、パージシステム８０は、混合物の連続的な濾過を可能にするために、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ又は他の任意の好適な数の独立した吸着室１８０を含み得る。

さらに、特定の実施形態において、図１２に示すように、パージシステム８０は、閉流体ループ１６０と、開流体ループなどの開中間流体ループ２００とを含み得る。特に、閉流体ループ１６０は、液体ポンプ１６２を用いて、水、ブライン又は水／グリコール混合物であり得る流体を、導管２０１及びパージコイル１１６を通して流し得る。実際、液体ポンプ１６２は、水、ブライン又は水／グリコール混合物を圧送するように構成された改修ポンプであり得る。液体ポンプ１６２が閉流体ループ１６０の流体を、導管２０１を通して圧送する際、熱電組立体８２ａの第１組は、上述したように流体を冷やし得る。このようにして、閉流体ループ１６０の冷流体がパージコイル１１６を通して流れる際、冷流体は、上述したように、パージ室１１８内の冷媒蒸気を凝縮することによりＮＣＧと冷媒蒸気との混合物を分離し得る。

さらに、熱電組立体８２ａの第１組の低温側８６は、導管２０１に結合され得、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４は、別の冷流体を流すように構成された導管２０２に結合され得ることに留意されたい。具体的には、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４に結合された導管２０２は、開中間流体ループ２００の一部であり得る。

図示するように、開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、導管２０４を通して冷却負荷６２（図３及び図４）の供給ライン６０Ｓから、水、ブライン、水／グリコール混合物又はそれらの組合せであり得る流体を引き出し得る。特に、特定の実施形態において、開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、建物１２（図１）などの建物の冷却システムからの流体を利用し得る。実際、供給ライン６０Ｓから圧送される流体は、水、ブライン又は水／グリコール混合物であり得、及び開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、それぞれ水、ブライン又は水／グリコール混合物を圧送するように構成され得る。開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、その後、熱電組立体８２ｂの第２組が結合され得る導管２０６を通して流体を圧送し得る。開中間流体ループ２００の流体が導管２０６を通過する際、熱電組立体８２ｂの第２組は、流体から熱を除去し得る。導管２０６を通過した後、開中間流体ループ２００の流体は、導管２０２を通過し得る。特に、上で述べたように、導管２０２は、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４に結合され得る。このようにして、流体が熱電組立体８２ｂの第２組の導管２０２を通過する際、流体は、熱電組立体８２ｂの高温側８４からいくらかの熱を吸収することができる。

実際、熱電組立体８２ａの第１組は、導管２０２内を流れる冷流体をファン１００（図４及び図５）の代わりに利用して、閉流体ループ１６０内の流体をより低温に冷やす第２熱電組立体８２ａの能力を高めることができる。例えば、導管２０２内を流れる冷流体は、ファン１００が高温側８４を冷却するために他に利用し得る周囲空気に比べてより低温であり得る。したがって、導管２０２内の冷流体を利用することにより低温側８６と高温側８４との間の温度差を低減することができ、それによりパージシステム８０の熱伝達効率が高まる。

開中間流体ループ２００の流体が熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４を冷却するために導管２０２内を流れた後、流体は、導管２０８を通して還流ライン６０Ｒに流れ、上述したように、再び蒸発器３８内で冷却され得る。

特定の実施形態において、図１３に示すように、パージシステム８０は、パージ熱交換器内の冷媒蒸気を凝縮するために冷媒ループ１７２を用い得るとともに、パージコイル１１６を冷やす冷媒ループ１７２内の流体を冷却するために使用される熱電組立体８２ａを冷却するために中間冷却流体ループ２００を用い得る。例えば、前に図１０で記載したように、パージシステム８０は、コンデンサ３４から引き出されたＮＣＧと冷媒蒸気との混合物を分離するために、冷媒ループ１７２を用いて、蒸発器３８からパージ熱交換器１１４のパージコイル１１６に冷媒を流し得る。

例えば、冷媒ループ１７２の液体ポンプ１６２は、蒸発器３８から導管２１０及びパージ熱交換器１１４のパージコイル１１６を通して冷媒を圧送し得る。さらに、示されるように、熱電組立体８２ａの第１組は、導管２１０に結合され得る。したがって、冷媒が導管２１０を通してパージコイル１１６に流れる際、熱電組立体８２ａの第１組は、冷媒を冷やし得るか又は過冷却し得る。特に、熱電組立体８２ａは、冷媒が冷媒ループ１７２の全体を通して液体状態のままであるように冷媒を冷やし得る。

さらに、熱電組立体８２ａの第１組の低温側８６は、導管２１０に結合することができ、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４は、別の冷流体を流すように構成された導管２１２に結合され得ることに留意されたい。具体的には、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４に結合された導管２１２は、開中間流体ループ２００の一部であり得る。

図示するように、開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、導管２１４を通して冷却負荷６２（図３及び図４）の供給ライン６０Ｓから、水、ブライン、水／グリコール混合物又はそれらの組合せであり得る流体を引き出し得る。特に、特定の実施形態において、開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、建物１２（図１）などの建物の冷却システムからの流体を利用し得る。実際、供給ライン６０Ｓから圧送される流体は、水、ブライン又は水／グリコール混合物であり得るとともに、開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、それぞれ水、ブライン又は水／グリコール混合物を圧送するように構成され得る。開中間流体ループ２００の液体ポンプ１６２は、その後、熱電組立体８２ｂの第２組が結合され得る導管２１６を通して流体を圧送し得る。開中間流体ループ２００の流体が導管２１６を通過する際、熱電組立体８２ｂの第２組は、流体から熱を除去し得る。導管２１６を通過した後、開中間流体ループ２００の流体は、導管２１２を通過し得る。特に、上で述べたように、導管２１２は、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４に結合され得る。このようにして、中間流体ループ２００の流体が熱電組立体８２ａの第１組の導管２１２を通過する際、流体は、熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４からいくらかの熱を吸収することができる。

実際、熱電組立体８２ａの第１組は、導管２１２内を流れる冷流体をファン１００（図４及び図５）の代わりに利用して、第２熱電組立体８２ａの熱除去性能を高めることができる。例えば、導管２１２内を流れる冷流体は、ファン１００が高温側８４を冷却するために他に利用し得る周囲空気に比べてより低温であり得る。したがって、導管２１２内の冷流体を利用することにより低温側８６と高温側８４との間の温度差を低減することができ、それによりパージシステム８０の熱伝達効率が高まる。

開中間流体ループ２００の流体が熱電組立体８２ａの第１組の高温側８４を冷却するために導管２１２内を流れた後、流体は、導管２２０を通して還流ライン６０Ｒに流れ、上述したように、再び蒸発器３８内で冷却され得る。

上述のように、パージ熱交換器１１４は、冷流体を２つ以上の流体ループ、例えば閉流体ループ１６０、開流体ループ１６５及び／又は冷媒ループ１７２から受け入れ得る。特に、熱交換器１１４は、冷流体を２つの別個の流体ループから受け入れ得る。したがって、特定の実施形態において、図１４に示すように、パージ熱交換器１１４は、第１流体ループ２２２ａの一部であり得る第１パージコイル１１６ａを含むことができ、また第２流体ループ２２２ｂの一部であり得る第２パージコイル１１６ｂを含み得る。実際、特定の実施形態において、第１及び第２流体ループ２２２ａ、２２２ｂは、閉流体ループ１６０、開流体ループ１６５又は冷媒ループ１７２の一部であり得る。特に、図示される実施形態では、第１パージコイル１１６ａ及び第１流体ループ２２２ｂは、第２パージコイル１１６ｂ及び第２流体ループ２２２と別個のものであり得る。そのような実施形態において、コントローラ１２０は、冷流体を第１流体ループ２２２ａ、第２流体ループ２２２ａ又はこれらの両方、パージ熱交換器１１４を通して流すために、停止弁１１２の１つ又は複数を動作させ得る。

さらに、特定の実施形態において、図１５に示すように、パージ熱交換器１１４は、冷流体を第１流体ループ２２２ａ、第２流体ループ２２２ｂ又はこれらの両方から受け入れることができる単一のパージコイル１１６ｃを含み得る。実際、単一のパージコイル１１６ｃは、第１流体ループ２２２ａ、第２流体ループ２２２ｂ又はこれらの両方の一部であり得る。すなわち、コントローラ１２０は、冷流体を混合物として第１流体ループ２２２ａ、第２流体ループ２２２ｂ又はこれらの両方からパージ熱交換器１１４の単一のパージコイル１１６ｃを通して流すために、適切な停止弁１１２を動作させ得る。

実際、図１４及び図１５に関して上述したように、パージ熱交換器１１４は、冷流体を２つの別個の流体ループ、例えば第１流体ループ２２２ａ及び第２流体ループ２２２ｂから受け入れ得る。特定の実施形態において、第１及び第２流体ループ２２２ａ、２２２ｂは、異なる種類の流体を流し得る。例えば、第１流体ループ２２２ａは、冷流体として水を用いることができ、第２流体ループ２２２ｂは、ブライン、冷媒又は水／グリコール混合物を用い得る。そのような実施形態において、第１流体ループ２２２ａ内の水は、第１凍結温度を有することができ、第２流体ループ２２２ｂ内のブライン、冷媒又は水／グリコール混合物は、第１凍結温度よりも低い第２凍結温度を有し得る。したがって、第２流体ループ２２２ｂ内の流体は、この流体が固化、すなわち凍結し始める前に第１流体ループ２２２ａの流体よりも低温に冷やされ得る。したがって、特定の実施形態において、コントローラ１２０は、冷流体のタイプ及びパージ熱交換器１１４内で冷媒蒸気を十分に凝縮するために使用され得る冷却の量に応じて、第１流体ループ２２２ａ、第２流体ループ２２２ｂのいずれか又は両方内の冷流体を利用するためにのみ、適宜、停止弁１１２を動作させることができる。

さらに、図７〜図１３に関して本明細書に記載した実施形態では、具体的には、蒸気圧縮システム１４が動作している場合又は蒸気圧縮システム１４が動作していない場合に熱電組立体８２を用いることができることに留意されたい。またさらに、図７〜図１３に示すように、いくつかの実施形態において、液体ポンプ１６２及び／又は真空ポンプ１３２は、任意の好適なモータであり得る１つ又は複数のモータ２４０により動力供給され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、１つ又は複数のモータ２４０との通信を通して液体ポンプ１６２及び／又は真空ポンプ１３２を制御し得る。特に、コントローラ１２０は、パージシステム３０の１つ又は複数のセンサ１３８から得られる温度及び／又は圧力データに基づいてポンプ１６２、１３２を動作させることができる。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のモータ２４０は、電源９０から電力を受け取ることができる。さらに、いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、適切な熱除去量を設定するために、電源９０から熱電組立体８２に送られる電力の量を制御することができる。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、電力費を節約するために又は熱電組立体８２によって実施される熱除去の量を減らすために熱電組立体８２に送られる電力の量を減らすことができる。

したがって、本開示は、動作中に入った可能性のあるＮＣＧを低圧ＨＶＡＣシステム（例えば、チラーシステム、蒸気圧縮システム）からパージするためのシステム及び方法を提供することを対象とする。具体的には、パージシステムは、熱電組立体により冷やされた冷流体を用いることによりＨＶＡＣシステムからＮＣＧをパージし得る。開示された実施形態は、高いＧＷＰを有し得る追加的な冷媒を使用することなしにＮＣＧがＨＶＡＣシステムからパージされることを可能にする。さらに、本明細書に記載した実施形態のいずれの特徴も本明細書に記載した任意の他の実施形態又は特徴と組み合わされ得ることも理解すべきである。

特定の特徴及び実施形態のみが図示され且つ説明されたが、特許請求の範囲において列挙された主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなしに、当業者に多くの修正形態及び変更形態が想到され得る（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータ（例えば温度、圧力など）の値、取付配置構成、材料、色、向きなどの使用におけるバリエーション）。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的実施形態により変えられ得るか又は並べ直され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正形態及び変更形態を、本発明の真の趣旨内に該当するとして包含することを意図されていることを理解されたい。さらに、例示的実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装形態の全ての特徴が説明されないこともある（すなわち本発明を実施する現在想定される最良の態様に関連しないもの又は特許請求される本発明を可能にすることに関連しないもの）。任意のそのような実際の実装形態の開発では、任意の工学的又は設計プロジェクトと同様に、多くの実装形態の特定の決定がなされ得ることが認められるべきである。このような開発努力は、複雑且つ時間がかかり得るが、それにも関わらず、本開示の利益を有する当業者にとって、不要な実験をすることなく、設計、組立て及び製造の通常の作業であり得る。

Claims

暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
冷媒を流すように構成された冷媒ループと、
前記ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、
前記ＮＣＧと前記冷媒とを含む混合物を受け入れるように構成されたパージ熱交換器であって、非冷媒流体を用いて、前記混合物の前記ＮＣＧを前記混合物の前記冷媒から分離するように構成されているパージ熱交換器と、
前記非冷媒流体から熱を除去するように構成された熱電組立体と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム。
前記非冷媒流体は、水、ブライン、水／グリコール混合物又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージシステムは、前記非冷媒流体を、導管と前記パージ熱交換器のパージコイルとを通して流すように構成された閉流体ループを含み、前記熱電組立体は、前記導管に結合されており、且つ前記非冷媒流体が前記導管を通して流れる際に前記非冷媒流体から熱を除去するように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を、前記冷媒ループを通して循環させるように構成された圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係にするように構成された蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係にするように構成されたコンデンサと
を含む、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。
前記非冷媒流体は、前記第１冷却流体の一部を含み、前記パージシステムは、開流体ループを含み、前記開流体ループは、前記第１冷却流体が流れる流路から前記非冷媒流体を引き出し、前記非冷媒流体を、導管と前記パージ熱交換器のパージコイルとを通して流し、且つ前記非冷媒流体を前記流路に戻すように構成されており、前記熱電組立体は、前記導管に結合されており、且つ前記非冷媒流体が前記導管を通して流れる際に前記非冷媒流体から熱を除去するように構成されている、請求項４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記非冷媒流体は、第１非冷媒流体を含み、及び前記熱電組立体は、第１熱電組立体であり、前記パージ熱交換器は、前記第１非冷媒流体から分離した第２非冷媒流体を用いて前記混合物を分離するようにも構成されており、前記パージシステムは、前記第２非冷媒流体から熱を除去するように構成された第２熱電組立体を含む、請求項４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージシステムは、前記第１非冷媒流体を、第１導管と前記パージ熱交換器のパージコイルとを通して流すように構成された閉流体ループを含み、前記第１熱電組立体は、前記第１導管に結合されており、且つ前記第１非冷媒流体が前記第１導管を通して流れる際に前記第１非冷媒流体から熱を除去するように構成されており、前記第２非冷媒流体は、前記第１冷却流体の一部を含み、前記パージシステムは、開流体ループを含み、前記開流体ループは、前記第１冷却流体が流れる流路から前記第２非冷媒流体を引き出し、前記第２非冷媒流体を、第２導管と前記パージ熱交換器の前記パージコイルとを通して流し、且つ前記第２非冷媒流体を前記流路に戻すように構成されており、前記第２熱電組立体は、前記第２導管に結合されており、且つ前記第２非冷媒流体が前記第２導管を通して流れる際に前記第２非冷媒流体から熱を除去するように構成されている、請求項６に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージコイルは、第１パージコイル及び第２パージコイルを含み、前記閉流体ループは、前記第１パージコイルを含み、前記開流体ループは、前記第２パージコイルを含む、請求項７に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージコイルは、単一のパージコイルを含み、前記閉流体ループは、前記単一のパージコイルを含み、前記開流体ループは、前記単一のパージコイルを含む、請求項７に記載のＨＶＡＣシステム。
前記コンデンサから前記混合物を引き出し、前記混合物の圧力を増加させ、且つ前記混合物を前記パージ熱交換器に送達するように構成されたポンプを含む、請求項４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージ熱交換器に結合された真空ポンプを含み、前記真空ポンプは、前記パージ熱交換器から気体を圧送するように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。
前記真空ポンプは、前記パージ熱交換器から、前記ＮＣＧを前記冷媒から分離するように構成された吸着室に前記混合物を圧送するように構成されている、請求項１１に記載のＨＶＡＣシステム。
暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を、前記冷媒ループを通して循環させるように構成された圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係にするように構成された蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係にするように構成されたコンデンサと、
前記ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、
前記コンデンサから引き出された混合物を、前記蒸発器から引き出された前記冷媒の第１冷媒フローを用いて且つ非冷媒流体を用いて分離するように構成されたパージ熱交換器であって、前記混合物は、前記コンデンサから引き出された前記ＮＣＧ及び前記冷媒の第２冷媒フローを含み、前記パージ熱交換器は、前記混合物の前記ＮＣＧを前記混合物の前記第２冷媒フローから分離するように構成されている、パージ熱交換器と、
前記第１冷媒フロー及び前記非冷媒流体から熱エネルギーを除去するように構成された熱電組立体と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム。
前記非冷媒流体は、前記第１冷却流体の一部を含み、及び前記パージシステムは、
前記第１冷媒フローを流すように構成されたパージ冷媒ループであって、第１導管と前記パージ熱交換器のパージコイルとを含むパージ冷媒ループと、
前記非冷媒流体を流すように構成された開流体ループであって、第２導管と前記パージ熱交換器の前記パージコイルとを含む開流体ループと
を含む、請求項１３に記載のＨＶＡＣシステム。
前記熱電組立体は、第１熱電組立体及び第２熱電組立体を含み、前記第１熱電組立体は、前記第１導管に結合されており、且つ第１冷媒フローから熱を除去するように構成されており、前記第２熱電組立体は、前記第２導管に結合されており、且つ前記非冷媒流体から熱を除去するように構成されている、請求項１４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージ冷媒ループは、前記第１冷媒フローを、前記パージ冷媒ループを通して圧送するように構成された冷媒ポンプを含み、前記開流体ループは、前記非冷媒流体を、前記開流体ループを通して圧送するように構成された非冷媒液体ポンプを含む、請求項１４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージコイルは、第１パージコイル及び第２パージコイルを含み、前記パージ冷媒ループは、前記第１パージコイルを含み、前記開流体ループは、前記第２パージコイルを含む、請求項１４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記パージコイルは、単一のパージコイルを含み、前記パージ冷媒ループは、前記単一のパージコイルを含み、前記開流体ループは、前記単一のパージコイルを含む、請求項１４に記載のＨＶＡＣシステム。
前記非冷媒流体は、水、ブライン、水／グリコール混合物又はそれらの組合せを含む、請求項１３に記載のＨＶＡＣシステム。
暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ冷媒を、前記冷媒ループを通して循環させるように構成された圧縮器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第１冷却流体と熱交換関係にするように構成された蒸発器と、
前記冷媒ループに沿って配置されており、且つ前記冷媒を第２冷却流体と熱交換関係にするように構成されたコンデンサと、
前記ＨＶＡＣシステムから非凝縮性気体（ＮＣＧ）をパージするように構成されたパージシステムであって、
前記ＮＣＧと前記冷媒とを含む混合物を受け入れるように構成されたパージ熱交換器であって、冷流体ループの冷流体を用いて、前記混合物の前記ＮＣＧを前記混合物の前記冷媒から分離するように構成されているパージ熱交換器と、
前記冷流体を開流体ループの中間流体とともに冷やすように構成された熱電組立体と
を含むパージシステムと
を含む暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム。
前記熱電組立体は、第１熱電組立体であり、前記パージシステムは、前記開流体ループの前記中間流体から熱を除去するように構成された第２熱電組立体を含む、請求項２０に記載のＨＶＡＣシステム。
前記冷流体ループは、閉流体ループであり、前記冷流体ループの前記冷流体は、非冷媒流体である、請求項２０に記載のＨＶＡＣシステム。
前記冷流体は、水、ブライン、水／グリコール混合物又はそれらの組合せを含む、請求項２０に記載のＨＶＡＣシステム。
前記冷流体ループの前記冷流体は、前記蒸発器から引き出された冷媒を含む、請求項２０に記載のＨＶＡＣシステム。
前記冷流体ループは、第１導管と前記パージ熱交換器のパージコイルとを含み、前記開流体ループは、第２導管を含み、前記熱電組立体は、前記熱電組立体の第１側で前記第１導管に結合されており、且つ前記熱電組立体の第２側で前記第２導管に結合されており、前記熱電組立体は、前記冷流体から前記熱電組立体の前記第１側を介して熱を吸収するように構成されており、前記中間流体は、前記熱電組立体の前記第２側から熱を吸収するように構成されている、請求項２０に記載のＨＶＡＣシステム。