用于吸收式制冷器的傾斜監(jiān)測器及壓力控制器的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種自動化控制裝置。該自動化控制裝置用于監(jiān)測吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器的位置角，且所述冷卻系統(tǒng)或制冷器在導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)制冷劑、吸收劑和擴散劑，該裝置包含一殼體，位于殼體內(nèi)的具有處理器的控制器，與控制器進行通信的用于測量制冷器傾斜角的傳感器，以及連接到控制器的壓力計數(shù)器，該壓力計數(shù)器用于計數(shù)冷卻系統(tǒng)中所引入的壓力增量。這種傾斜監(jiān)控控制方法防止系統(tǒng)壓力過大，從而避免因氫氣泄漏、火災(zāi)和爆炸所造成的人身和財產(chǎn)損害。
【專利說明】用于吸收式制冷器的傾斜監(jiān)測器及壓力控制器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請于2012年3月8日提出的申請?zhí)枮?3/415，380的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請要求了于2011年3月8日提出的申請?zhí)枮?1/450，508的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，所述申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體涉及傾斜控制裝置，具體涉及一種大型休閑車用的(RecreationalVehicle, RV)制冷器的運行控制，該運行控制基于對冷卻系統(tǒng)的傾斜和壓力狀態(tài)的檢測。
【背景技術(shù)】
[0004]氣體吸收式制冷器對位置角(position angle)非常敏感。這給車用制冷器帶來了一大難題。為確保大型休閑車用制冷器的正常運行，帶有制冷器的休閑車需要保持水平。這是由于氣體吸收式制冷裝置依賴重力來實現(xiàn)制冷劑(氨水溶液)經(jīng)過蒸發(fā)器和吸收器部件下落至平衡室(leveling chamber)的循環(huán)。在這些部件中的傾斜角通常為3至5度(3° -5° )。如果RV制冷器試圖在傾斜角大于5度(5° )時運行，該傾斜角度導(dǎo)致向下經(jīng)過吸收器的流動被減慢或停止，并且造成制冷劑在吸收器的下部“積聚”。
[0005]當大量的制冷劑與沸騰器(boiler)相距過遠，未能從被加熱部件吸收熱量時，在車輛嚴重傾斜時的運行會導(dǎo)致該冷卻系統(tǒng)中的沸騰器部件過熱。這種系統(tǒng)壓力顯然是不需要的。在極端情況下，被加熱部件的溫度持續(xù)上升，直至系統(tǒng)破裂，制冷劑和氫氣被釋放到車輛中。由于氫氣的高揮發(fā)性，因而其會給人身和財產(chǎn)造成傷害的危險。
[0006]因此，有必要改進大型休閑車用制冷器的運行控制，使其能監(jiān)測制冷器或其吸收系統(tǒng)的至少一部分的傾斜情況，以安全地控制其運行，從而防止該系統(tǒng)因壓力過大而破裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本申請所公開的位置角和壓力監(jiān)測及運行控制系統(tǒng)的設(shè)計克服了前述的現(xiàn)有RV制冷系統(tǒng)的有關(guān)缺陷。
[0008]一種用于RV制冷器的新控制裝置使用電子控制器來連續(xù)地監(jiān)測制冷器的位置角，從而使得該控制裝置能夠監(jiān)測制冷器在通電時處在極端位置角的時間，該極端位置角可能會在冷卻系統(tǒng)或制冷器中的沸騰器部件和其他部件產(chǎn)生壓力(stress)。
[0009]在本發(fā)明的一個方面，提供了用于監(jiān)測吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器位置角的自動化控制裝置。本發(fā)明的此類冷卻系統(tǒng)或制冷器可以采用在導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)制冷劑、吸收劑和擴散劑的形式。該裝置可以包含殼體，在殼體內(nèi)的具有處理器的控制器，與控制器進行通信的用于測量制冷器的傾斜角的傳感器，以及連接到控制器的壓力計數(shù)器，該計數(shù)器用于計數(shù)引入到冷卻系統(tǒng)中的壓力增量。
[0010]在本發(fā)明的另一方面，該控制器從傳感器處接收表示與冷卻系統(tǒng)或制冷器的傾斜角信息有關(guān)的信號和數(shù)據(jù)，且該處理器分析上述信號，并指示壓力計數(shù)器按制冷系統(tǒng)或制冷器處于傾斜狀態(tài)(offlevel)的比例增加數(shù)值。在本發(fā)明的又一方面，用于制冷器的自動化控制裝置包括封閉的流體吸收式冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有用于加熱可流動的制冷劑和吸收劑的混合物的熱源。該系統(tǒng)可以包含擴散劑。
[0011]該裝置可以包括用于測量制冷器傾斜角的傳感器，用于記錄引入到冷卻系統(tǒng)中的壓力量的壓力記錄器，以及用于接收來自傳感器的信號的控制器。該控制器可以與處理器進行通信，所述處理器執(zhí)行指令以用于:(i)分析來自壓力記錄器的信號和數(shù)據(jù)，確定表示該信號和數(shù)據(jù)中的至少一個的條件；(ii)對比該條件與一組條件分類，以及(iii)根據(jù)該分類中的至少一個所指定的時間來限制該制冷器的運行時間。
[0012]在又一方面，本發(fā)明提供了用于控制吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器運行的方法，該方法包括下列步驟:(I)提供與控制器進行通信的傳感器，該傳感器用于測量冷卻系統(tǒng)或制冷器的傾斜角，該控制器包括處理器；(2)提供連接到控制器的壓力計數(shù)器；以及(3)當冷卻系統(tǒng)或制冷器處于傾斜狀態(tài)時，通過處理器指示壓力計數(shù)器響應(yīng)于接收自傳感器的信號而增加計數(shù)。
[0013]在再一方面，該系統(tǒng)可以包括連接到控制器的用戶界面，以便用戶可以訪問和控制該裝置。
[0014]本發(fā)明的目的之一是提供一種用于基于RV制冷器相對于水平面的位置角來控制RV制冷器運行的改進的系統(tǒng)和方法。依據(jù)下文的描述，本發(fā)明的目的和優(yōu)勢將非常明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過查看本發(fā)明附圖可以獲知本發(fā)明的包括其結(jié)構(gòu)和運行的詳細信息，其中:
[0016]圖1系本發(fā)明的制冷器正面的平面圖，其顯示了該制冷器的外殼；
[0017]圖2系本發(fā)明的制冷器背面的平面圖，其顯示該吸收式冷卻和導(dǎo)管系統(tǒng)；
[0018]圖3A-3C分別顯示了本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)傾斜5、10、15度的情形；
[0019]圖4系本發(fā)明的自動化控制裝置的功能框圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明涉及RV制冷器20的電子控制裝置10，其能夠持續(xù)監(jiān)測運行中制冷器的位置角，記錄制冷器在不同傾斜角運行的時間量，并且當超過安全傾斜角所對應(yīng)的安全運行時間時，防止該制冷器的進一步運行。但應(yīng)當理解的是，該控制裝置10可以連同任何吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器的監(jiān)測一起使用，而該吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器可能在運行過程中發(fā)生位置角的變化。本文所描述的是本發(fā)明在RV制冷器中的商業(yè)性應(yīng)用。
[0021]典型的RV制冷器包括吸收系統(tǒng)30，其類似于圖2所示的系統(tǒng)。此類制冷器使用三種物質(zhì):氨、氫氣和水。在標準大氣壓條件下，氨是沸點為_33°C的氣體，但單壓吸收式制冷器被加壓到使得氨為液體的程度。該循環(huán)是封閉的，其中全部氫、水和氨被收集，并且無休止地重復(fù)使用。
[0022]冷卻循環(huán)始于液氨在室溫下進入蒸發(fā)器34。液氨與氫在該蒸發(fā)器中相混合。氫的分壓力用于調(diào)節(jié)總壓力，這反過來調(diào)節(jié)蒸氣壓，進而調(diào)節(jié)氨的沸點。氨在蒸發(fā)器中沸騰，提供所需的冷卻。接下來的三個步驟用于分離氣態(tài)氨和氫。該方法在本領(lǐng)域是公知的，本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解下文描述的是用于實現(xiàn)氣體分離的方法的示例。[0023]首先，在吸收器35中，氣體混合物進入上升串管36(an uphill series oftubes)的底部，并且在該管的頂部水被加入進來。氨溶解在水中，生成氨水溶液和氫的混合物。氫被收集在該吸收器的頂部，而氨水溶液被收集在底部。
[0024]第二步是分離氨和水。對該溶液加熱，以從水中蒸餾出氨。在所示的例子中使用了氣體燃燒器32。當然也可以使用電或其他類型的熱源。在加熱該混合物后，部分水仍然以蒸汽和氣泡的形式與氨混合在一起。該部分水蒸汽和氣泡在被稱為分離器37的最后分離步驟中被干燥，這可以通過將其通過上升串彎管來實現(xiàn)，該上升串彎管帶有微小的障礙物來刺破氣泡，從而允許所收集的水回漏至靠近燃燒器的區(qū)域。
[0025]第三步，純氨氣進入冷凝器38。在這種熱交換器中，熱氨氣被冷卻至室溫，因而冷凝成液體，從而允許重新開始整個循環(huán)。
[0026]氫氣一直是優(yōu)選的擴散劑，因為它是最輕的氣體，僅具有一個原子和大致相同的質(zhì)量。因此，氫氣的分壓很小，且易于計算，且該分壓能夠調(diào)節(jié)封閉系統(tǒng)的整體壓力，并且隨著氫元素在系統(tǒng)中的相位變化以及溶解，氫是可預(yù)測的。然而，氫氣極其危險，這是因為當系統(tǒng)破裂時，氫氣會引起火災(zāi)或爆炸。
[0027]除了作為本申請主題的新型監(jiān)測裝置外， 申請人:還已經(jīng)創(chuàng)造并開發(fā)了一種新型制冷單元，該制冷單元使用氦替代氫作為擴散劑或“充氣”氣體來消除火災(zāi)和爆炸的風險。該
關(guān)聯(lián)申請，美國申請?zhí)枮開，以引用方式并入本申請。因此可以認識到，本申請的傾斜監(jiān)
測控制系統(tǒng)10也可用于控制該關(guān)聯(lián)申請中所述的制冷單元。
[0028]參考圖4，顯示了自動化控制裝置10的功能圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該裝置可以被修改以使得另一實施例中的檢測和控制可以經(jīng)由射頻(RF)或其他已知替換方式遠程地設(shè)置在車輛中。在本發(fā)明的一個商業(yè)性實施例中，這些部件被電連接到RV制冷器，并被保持在殼體12內(nèi)，其類似于圖1所示的示例性實施例。傾斜傳感器50被內(nèi)置在控制器52的電子電路中，該傳感器能在制冷器運行時，測量該制冷器的傾斜角，而該控制器通過表示該傾斜角的信號來接收該信息。
[0029]當RV制冷器運行在極端傾斜狀態(tài)下時(圖3)，沸騰器32能夠達到異常高溫，這反過來會向冷卻系統(tǒng)引入壓力，例如，在被加熱的沸騰器部件附近引入壓力。參考圖3A-3C，偏離垂直方向的小傾斜僅僅會引起少量的壓力，這是由于沸騰器的溫度僅略有上升。
[0030]圖3A顯示系統(tǒng)傾斜5度(5° )，這是相對較小的偏離水平的傾斜，其向系統(tǒng)引入被認為是可以容忍的適中的壓力。然而，偏離垂直方向上的較大傾斜會引起更大的壓力，這是因為沸騰器的溫度可達到遠遠高于正常運行時的溫度值。究其原因，在于吸收式冷卻系統(tǒng)依靠重力運行。當系統(tǒng)不是水平時，制冷劑轉(zhuǎn)移到導(dǎo)管系統(tǒng)的最低點，導(dǎo)致系統(tǒng)的其他部位干燥，因而特別容易受到加熱器或燃燒器所增加熱量的影響。
[0031]圖3B顯示系統(tǒng)傾斜10度(10° );而圖3C顯示系統(tǒng)傾斜15度(15° )。例如，在后面的圖中，制冷劑更容易流入系統(tǒng)的左下角。因為在燃燒器部件中吸收熱量的制冷劑較少，這種情況相比其他情形，可能會在系統(tǒng)中引入更大的壓力。為了監(jiān)測所引入的壓力，控制器使用壓力計數(shù)器54，該計數(shù)器54記錄被引入該冷卻系統(tǒng)中的壓力。
[0032]如圖4所示，該控制器監(jiān)測傾斜傳感器，并且然后該控制器根據(jù)讀取的數(shù)值將該位置確定為五(5)個分類中的一個，該分類的示意圖如圖4中56所示。第一分類是“水平”或區(qū)域I?！八健北欢x為垂直方向到偏離垂直方向正負5度(5° )。當制冷器在“水平”位置上運行時，冷卻系統(tǒng)中不會引入壓力，并且壓力計數(shù)器/記錄器54不會增加。
[0033]第二分類是區(qū)域2。“區(qū)域2”被定義為傾斜5到10度(5° -10° )。當制冷器在“區(qū)域2”位置上運行時，冷卻系統(tǒng)被引入少量壓力，并且壓力計數(shù)器會緩慢增加，表明該冷卻系統(tǒng)在當前傾斜角的壓力超過極限前，能夠運行很長時間。在制造或安裝過程中，作為該系統(tǒng)特定機械部件的屬性的壓力參數(shù)被編程到該控制器中。
[0034]第三分類是區(qū)域3?！皡^(qū)域3”被定義為傾斜10到15度(10° -15° )。當制冷器在“區(qū)域3”位置上運行時，冷卻系統(tǒng)被引入適量壓力，并且壓力計數(shù)器會迅速增加，表明該冷卻系統(tǒng)在當前傾斜角的壓力超過極限前，能夠運行的時間較短。
[0035]第四分類是區(qū)域4?！皡^(qū)域4”被定義為傾斜15到20度(15° -20° )。當制冷器在“區(qū)域4”位置上運行時，冷卻系統(tǒng)被引入較大壓力，并且壓力計數(shù)器會更快地增加，表明該冷卻系統(tǒng)在當前傾斜角的壓力超過極限前，能夠運行的時間更短。
[0036]第五類是區(qū)域5。“區(qū)域5”被定義為傾斜大于20度(20° )。當制冷器在“區(qū)域5”位置上運行時，冷卻系統(tǒng)被引入非常大的壓力，并且壓力計數(shù)器以最快的速度增加，表明該冷卻系統(tǒng)在當前傾斜角的壓力超過極限前，能夠運行的時間非常短。
[0037]在區(qū)域2位置上運行一段時間后再在區(qū)域3位置上運行，這會導(dǎo)致當制冷器處于區(qū)域3時，壓力計數(shù)器增加的速度更快。一旦該制冷器回到水平位置(區(qū)域I)，壓力計數(shù)器停止增加。考慮到所引入的壓力本質(zhì)上永遠存在，該壓力計數(shù)器會記錄并保持已增加的數(shù)值，并且如果且當該制冷器將來再次在傾斜位置上運行時，該壓力計數(shù)器將恢復(fù)到停止前的數(shù)值。這使得能夠記錄系統(tǒng)上以及沸騰器部件相鄰區(qū)域的累計壓力，以便在這些部件在磨損或發(fā)生破裂前被予以替換。例如，在安裝新沸騰器的情況下，針對新沸騰器的壓力計數(shù)器需重新設(shè)置。
[0038]該控制器包含診斷模式，其可以通過用戶界面60進行訪問，該診斷模式允許經(jīng)授權(quán)的服務(wù)技術(shù)人員來監(jiān)測傾斜傳感器的狀態(tài)以及壓力計數(shù)器的內(nèi)容。該用戶界面60僅用于說明，其可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所使用的LED和觸摸板。該接口可以被遠程放置或置于車輛的控制臺內(nèi)。
[0039]為了促進對本發(fā)明原理的理解，本說明書描述了具體的實施例。但是應(yīng)該能夠理解的是，本說明書是描述性的而非限于其文字描述，并且沒有限制本發(fā)明范圍的目的。本申請所描述的組件、元件、流程或設(shè)備的任何修改和進一步改進，以及本申請所描述的本發(fā)明原理的所有進一步應(yīng)用均應(yīng)當被認為是本發(fā)明相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常所能夠想到的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制冷器的自動化控制裝置，該制冷器具有封閉的流體吸收式冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有用于加熱可流動的制冷劑和吸收劑混合物的熱源，所述系統(tǒng)包含擴散劑，所述裝置包括: 傳感器，用于測量所述制冷器的傾斜角； 壓力計數(shù)器/記錄器，用于計數(shù)和記錄引入到所述冷卻系統(tǒng)的壓力值； 控制器，用于接收來自所述傳感器的信號，所述控制器與處理器進行通信，所述處理器執(zhí)行指令以用于: (i)分析來自所述壓力記錄器的所述信號和數(shù)據(jù)，以確定表示該信號和數(shù)據(jù)中的至少一個的條件； (ii)對比所述條件與一組條件分類；以及 (iii)根據(jù)由所述分類中的至少一個所指定的時間來限制所述制冷器的運行時間。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述制冷劑是氨，所述吸收劑是水，且所述擴散劑是氫或氦。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱源是氣體燃燒器。
4.一種自動化控制裝置，用于監(jiān)測吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器的位置角，且所述冷卻系統(tǒng)或制冷器在導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)制冷劑、吸收劑和擴散劑，所述裝置包括: 殼體； 具有處理器的控制器，其位于所述殼體內(nèi)； 傳感器，與所述控制器進行通信，用于測量所述制冷器的傾斜角 '及壓力計數(shù)器/記錄器，其被連接到所述控制器，用于計數(shù)并記錄引入到所述冷卻系統(tǒng)中的壓力增量。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述控制器從所述傳感器處接收表示與所述冷卻系統(tǒng)或制冷器的傾斜角有關(guān)信息的信號和數(shù)據(jù)，所述處理器分析所述信號，并指示所述壓力計數(shù)器按所述制冷系統(tǒng)或制冷器處于傾斜狀態(tài)的比例增加一定的量。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述制冷劑是氨，所述吸收劑是水，且所述擴散劑是氫或氦。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述熱源是氣體燃燒器。
8.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述控制器包括用戶界面，該用戶界面用于訪問有關(guān)所述傳感器和所述壓力計數(shù)器的信息。
9.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述壓力計數(shù)器使用區(qū)域來評估，其中每個所述區(qū)域包括傾斜5度的增量。
10.一種用于控制吸收式冷卻系統(tǒng)或制冷器運行的方法，包括下列步驟: 提供與控制器進行通信的傳感器，該傳感器用于測量冷卻系統(tǒng)或制冷器的傾斜角，所述控制器包含處理器； 提供連接到所述控制器的壓力計數(shù)器；以及 當所述冷卻系統(tǒng)或制冷器處于傾斜狀態(tài)時，通過所述處理器指示所述壓力計數(shù)器響應(yīng)于接收自所述傳感器的信號而增加計數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述冷卻系統(tǒng)或所述制冷器包括導(dǎo)管系統(tǒng)、包含在所述導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑、吸收劑和擴散劑，并且所述擴散劑是氫或氦。
【文檔編號】H01L25/07GK103814443SQ201280021926
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月8日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·W·萊斯特納, 羅伯特·C·黑戈伊 申請人:阿特伍德移動產(chǎn)品有限責任公司