(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒圧縮装置と、該冷媒圧縮装置から受けた高圧の二酸化炭素冷媒を冷却媒体と熱交換させるための冷媒放熱用熱交換器と、低圧の二酸化炭素冷媒を加熱媒体と熱交換させるための冷媒吸熱用熱交換器と、前記冷媒放熱用熱交換器の下流側でかつ前記冷媒吸熱用熱交換器の上流側に配置された膨張装置と、を備えた冷媒回路と、
前記冷媒回路において前記冷媒放熱用熱交換器の下流側でかつ前記膨張装置の上流側に配置されたフラッシュタンクレシーバと、
前記冷媒圧縮装置の中間圧力段と、前記冷媒回路の前記冷媒吸熱用熱交換器の下流側でかつ前記冷媒圧縮装置の吸入口の上流側の位置と、を連通させる冷媒ラインと、該冷媒ラインに配置された流れ制御装置と、を有したコンプレッサ用アンローダ回路と、
前記膨張装置および前記流れ制御装置と関連して動作するコントローラであって、冷媒蒸気圧縮システムが所定の上限未満の吐出側圧力で動作する状態を維持するために、前記冷媒吸熱用熱交換器の下流側に配置された第１のセンサによって検出された第１のシステム動作パラメータに応答して前記膨張装置を調整し、前記冷媒圧縮装置の吐出側の第２のセンサによって検出された第２のシステム動作パラメータに応答して前記流れ制御装置を選択的に位置決めするように動作する、コントローラと、
を備えた二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項２】
前記第２のシステム動作パラメータは、吐出側の冷媒圧力であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項３】
前記第２のシステム動作パラメータは、吐出側の冷媒温度であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項４】
前記圧縮装置は、少なくとも２つの圧縮段を有した単一の往復動型コンプレッサであることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項５】
前記圧縮装置は、前記冷媒回路において冷媒流に対し直列の関係に配置された少なくとも２つの往復動型コンプレッサからなることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項６】
前記加熱媒体は、温度制御環境から前記冷媒吸熱用熱交換器を通して循環した空気であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項７】
前記加熱媒体は、生鮮製品用の温度制御貨物貯蔵領域から前記冷媒吸熱用熱交換器を通して循環した空気であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システム。
【請求項８】
冷媒圧縮装置と、冷媒放熱用熱交換器と、フラッシュタンクレシーバと、膨張装置と、冷媒吸熱用熱交換器と、を冷媒回路において冷媒の流れとして直列の構成で配置してなる二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システムの動作を制御する方法であって、
前記冷媒圧縮装置の中間圧力段と、前記冷媒回路の前記冷媒吸熱用熱交換器の下流側でかつ前記冷媒圧縮装置の吸入口の上流側の位置と、を連通させる冷媒ラインと、該冷媒ラインに配置された流れ制御装置と、を有したコンプレッサ用アンローダ回路を設けるステップと、
前記冷媒吸熱用熱交換器の下流側に配置された第１のセンサによって第１の動作特性を検出するステップと、
前記冷媒圧縮装置の吐出側の第２のセンサによって第２の動作特性を検出するステップと、
前記フラッシュタンクレシーバから前記冷媒吸熱用熱交換器へと通流する液体冷媒の流れを計量するように前記第１の動作特性に応答して前記膨張装置を調整するステップと、
前記第２の動作特性に応答して、冷媒が前記圧縮装置の中間圧力段から前記アンローダ回路の冷媒ラインを通して前記圧縮装置の吸入側へと通流する開位置と、冷媒が前記アンローダ回路の冷媒ラインを通して通流しない閉位置との間でアンローダ回路用流れ制御装置を選択的に位置決めするステップと、
を含む二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システムの動作を制御する方法。
【請求項９】
前記第２の動作特性は、吐出側の冷媒圧力であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の動作特性は、吐出側の冷媒温度であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記位置決めステップは、前記冷媒蒸気圧縮システムが所定の上限未満の吐出側圧力で動作する状態を維持するように、前記開位置と前記閉位置との間で前記アンローダ回路用流れ制御装置を選択的に位置決めすることを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の上限は、二酸化炭素の臨界圧力であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、冷媒蒸気圧縮システムに関し、特に、二酸化炭素冷媒を使用した冷媒蒸気圧縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒蒸気圧縮システムは当技術分野においては周知であり、住宅、オフィスビル、病院、学校、レストラン、あるいは他の施設、における温度調整される快適領域へ供給する空気の調和のために一般に用いられている。
【０００３】
冷媒蒸気圧縮システムは、さらに、輸送冷凍システムにおいても、生鮮製品を輸送するために、トラック、トレーラ、コンテナ等の温度制御貨物スペースへ供給する空気の冷却に広く用いられている。
【０００４】
伝統的に、この冷媒蒸気圧縮システムの殆どは、通常では、亜臨界冷媒圧力で動作し、一般に、コンプレッサと、コンデンサと、エバポレータと、冷媒の流れとして上記エバポレータの上流側でかつコンデンサの下流側に配置された膨張装置（通常は膨張弁）と、を含んでいる。これらの基本的な冷媒システム構成要素は、冷媒閉回路となるように冷媒ラインで接続されるとともに、公知の冷媒蒸気圧縮サイクルに沿って配置され、かつ特定の冷媒を用いて亜臨界圧力範囲で運転される。亜臨界範囲で動作する冷媒蒸気圧縮システムには、一般に、通常のフロン冷媒、例えば、これに限定するものではないが、Ｒ２２のようなヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）が充填され、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃのようなヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）がさらに一般的である。
【０００５】
現在の市場では、ＨＦＣ冷媒に代えて空調装置や輸送冷凍システムに使用するために、二酸化炭素のような「自然」冷媒に注目が集まっている。しかしながら、二酸化炭素は臨界温度が低いので、冷媒として二酸化炭素を充填した冷媒蒸気圧縮システムの多くは、遷臨界圧力方式で動作するように設計されている。例えば、遷臨界サイクルで動作する輸送用冷媒蒸気圧縮システムは、周囲空気の温度が二酸化炭素の臨界温度である３１．１℃（８７．８°Ｆ）を超過する環境で動作する空冷式の冷媒放熱用熱交換器を備えており、この冷媒蒸気圧縮システムは、さらに、コンプレッサの吐出側の圧力が二酸化炭素の臨界圧力である７．３８ＭＰａ（１０７０ｐｓｉ）を超過する環境でも動作することが必要である。遷臨界サイクルで動作する冷媒蒸気圧縮システムでは、エバポレータは、亜臨界範囲の冷媒温度および冷媒圧力で動作するが、冷媒放熱用熱交換器は、コンデンサとしてではなく、むしろガスクーラとして動作するとともに、冷媒の臨界点を超える冷媒温度および冷媒圧力で動作する。
【０００６】
一般的なフルオロカーボン冷媒で充填された亜臨界冷媒蒸気圧縮システムは、さらに、冷媒回路においてコンデンサの下流側でかつ膨張装置の上流側に配置されたレシーバを備えている。コンデンサからの液体冷媒は、レシーバタンクへ流入し、このタンクの底部に溜まる。この液体は飽和温度となるので、タンク内の空間は、液体冷媒で満たされるのではなく、冷媒蒸気で満たされる。レシーバタンクから出た液体冷媒は、膨張弁によって計量され、該膨張弁は、エバポレータへと通流する冷媒の流れを制御する。亜臨界冷媒蒸気圧縮システムの動作条件が変化するときには、液体レベルの新しい平衡状態を形成するように、システムの充填に対する要求が変化し、レシーバタンク内の液体レベルが適切に上昇または低下する。
【０００７】
特許文献１は、輸送冷凍の用途のための亜臨界冷媒蒸気圧縮システムを開示しており、この冷媒蒸気圧縮システムは、コンプレッサと、コンデンサと、エバポレータと、コンプレッサとエバポレータとの間に配置されたフラッシュタンクと、を備える。冷媒は、飽和状態でコンデンサからフラッシュタンクへと流入する。フラッシュタンクへと流入する冷媒の流れは、望ましいサブクール度を維持するようにサブクール弁を選択的に開閉することによって制御される。フラッシュタンクからエバポレータへ通流する液体冷媒の流れは、吸込側の過熱用の感温式膨張弁によって制御される。フラッシュタンク内の液体冷媒よりも上方に集まった冷媒蒸気は、コンプレッサへと戻され、コンプレッサの中間圧力段へ噴射される。
【０００８】
しかし、遷臨界冷媒蒸気圧縮システムでは、ガスクーラを出たコンプレッサの高圧側の冷媒は、冷媒の臨界点よりも高い状態にあり、明確な液体または蒸気の相が存在せず、したがって、レシーバ内の充填物が、システムの充填物の要求に望ましいように対応しない温度および圧力の関数となるので、システムの冷媒充填物を制御することは、より複雑となる。特許文献２は、遷臨界冷媒蒸気圧縮システムを開示しており、該冷媒蒸気圧縮システムは、ガスクーラとエバポレータとの間に配置されたフラッシュタンクと、該フラッシュタンク内の充填物の量を制御してガスクーラ内の冷媒圧力を調節するように、ガスクーラ内の検出された冷媒圧力に応答してバルブを調節するコントローラと、を備える。ガスクーラからフラッシュタンクへと通流する超臨界の冷媒の流れは、フラッシュタンクの入口側の膨張弁を調節することによって制御され、フラッシュタンクからエバポレータへと通流する液体冷媒の流れは、フラッシュタンクの出口側の膨張弁を調節することによって制御される。フラッシュタンク内の液体冷媒よりも上方に集まった冷媒蒸気は、圧縮装置の中間圧力段へ戻される。したがって、フラッシュタンクは、エコノマイザおよび冷媒充填物制御装置の両方として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５１７４１２３号明細書
【特許文献２】米国特許第６３８５９８０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴は、二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システムが、冷媒圧縮装置と、該冷媒圧縮装置から受けた高圧冷媒を冷却媒体と熱交換させるための冷媒放熱用熱交換器と、低圧冷媒を加熱媒体と熱交換させるための冷媒加熱用熱交換器と、冷媒回路において冷媒放熱用熱交換器の下流側でかつ冷媒吸熱用熱交換器の上流側に配置された膨張装置と、を有した冷媒回路を備えていることである。フラッシュタンクレシーバは、冷媒回路において冷媒放熱用熱交換器の下流側でかつ膨張装置の上流側に配置されている。さらに、この冷媒蒸気圧縮システムは、冷媒圧縮装置の中間圧力段と、冷媒回路の冷媒吸熱用熱交換器の下流側でかつ冷媒圧縮装置の吸入口の上流側の位置と、を連通させるアンローダ回路用冷媒ラインと、該アンローダ回路用冷媒ラインに配置されたアンローダ回路用流れ制御装置と、を有したコンプレッサ用アンローダ回路を備えている。コントローラが、膨張装置およびアンローダ回路用流れ制御装置と関連して動作するように設けられている。コントローラは、少なくとも１つのセンサによって検出された少なくとも１つのシステム動作パラメータに応答して動作し、冷媒蒸気圧縮システムが所定の上限圧力未満の吐出側圧力で動作する状態を維持するために流れ制御装置を選択的に位置決めする。１つの実施例では、この検出された動作パラメータは、例えば、吐出側の冷媒圧力や吐出側の冷媒温度である。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、冷媒圧縮装置と、冷媒放熱用熱交換器と、フラッシュタンクレシーバと、膨張装置と、冷媒吸熱用熱交換器と、を冷媒回路において冷媒の流れとして直列の構成で配置してなる二酸化炭素冷媒蒸気圧縮システムの動作を制御する方法が、提供されていることである。この方法は、冷媒圧縮装置の中間圧力段と、冷媒回路の冷媒吸熱用熱交換器の下流側でかつ冷媒圧縮装置の吸入口の上流側の位置と、を連通させる冷媒ラインと、該冷媒ラインに配置された流れ制御装置と、を有したコンプレッサ用アンローダ回路を設けるステップと、冷媒回路の少なくとも１つの場所において冷媒の少なくとも１つの動作パラメータを検出するステップと、フラッシュタンクレシーバから冷媒吸熱用熱交換器へと通流する液体冷媒の流れを選択的に計量するように膨張装置を調整するステップと、少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して、冷媒蒸気圧縮システムが所定の上限圧力未満の吐出側圧力で動作するように、冷媒が圧縮装置の中間圧力段からアンローダ回路の冷媒ラインを通して圧縮装置の吸入側へと通流する開位置と、冷媒がアンローダ回路の冷媒ラインを通して通流しない閉位置との間でアンローダ回路用流れ制御装置を位置決めするステップと、を含む。１つの実施例では、この検出された動作パラメータは、例えば、吐出側の冷媒圧力や吐出側の冷媒温度である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の冷媒蒸気圧縮システムの例示的な実施例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には、冷媒蒸気圧縮システム１０が示されており、該冷媒蒸気圧縮システム１０は、関連して動作するモータ３０によって駆動される圧縮装置２０と、冷媒放熱用熱交換器４０と、冷媒吸熱用熱交換器（ここではエバポレータとも呼ぶ）５０と、を備えている。これらの構成要素は、冷媒閉回路として、種々の冷媒ライン２，４，６によって冷媒の流れとして直列の構成で接続されている。冷媒蒸気圧縮システム１０は、さらに、フラッシュタンクレシーバ６０およびエバポレータ用膨張装置５５を備えている。フラッシュタンクレシーバ６０は、冷媒回路の冷媒ライン４において、冷媒の流れとして冷媒放熱用熱交換器４０の下流側でかつエバポレータ５０の上流側に配置されている。エバポレータ用膨張装置５５は、冷媒ライン４において、冷媒の流れとしてフラッシュタンクレシーバ６０の下流側でかつエバポレータ５０の上流側に配置されており、該エバポレータ５０と関連して動作する。また、濾過器や乾燥器が、冷媒回路の冷媒ラインにおいて、冷媒の流れとして冷媒放熱用熱交換器４０の下流側でかつフラッシュタンクレシーバ６０の上流側に配置されてもよい。
【００１４】
圧縮装置２０は、冷媒を圧縮し、かつ後述するように冷媒回路に冷媒を循環させるように機能する。圧縮装置２０は、図１に示したように、単一の多段コンプレッサ、例えば、往復動型コンプレッサからなり、この多段コンプレッサは、少なくとも、低圧の第１の圧縮段２０ａおよび高圧の第２の圧縮段２０ｂを備えている。多段コンプレッサ２０では、第１の圧縮段２０ａからの部分的に圧縮された冷媒が、多段コンプレッサ２０の圧縮装置内における第２の圧縮段２０ｂへと通流する。しかし、他の実施例では、圧縮装置２０は、冷媒ラインによって接続された一対のコンプレッサ２０ａ，２０ｂ、例えば、一対の往復動型コンプレッサから構成されてもよく、上記冷媒ラインは、第１のコンプレッサ２０ａの吐出ポートを第２のコンプレッサ２０ｂの吸入ポートに連通させていることを理解されたい。単一の多段コンプレッサの場合には、圧縮段の各々は、コンプレッサ２０の圧縮装置と関連して動作する単一のモータによって駆動される。圧縮装置２０が一対のコンプレッサから構成される場合には、コンプレッサの各々は、コンプレッサの圧縮装置と関連して動作する専用のモータによって、他方のコンプレッサとは独立して動作される。
【００１５】
冷媒蒸気圧縮システム１０は、さらに、コンプレッサアンローダ回路を備えており、このコンプレッサアンローダ回路は、冷媒ライン１２およびアンローダ弁７５を備えている。冷媒ライン１２は、圧縮プロセスの中間圧力点と、冷媒回路の冷媒ライン６において、冷媒の流れとしてエバポレータ５０の下流側でかつ圧縮装置２０の吸入口２１の上流側に位置する点と、を接続している。アンローダ弁７５は、冷媒ライン１２に配置されており、コンプレッサアンローダ回路の冷媒ライン１２を通して冷媒の流れを制御するように動作する。少なくとも、低圧の第１の圧縮段２０ａおよび高圧の第２の圧縮段２０ｂを備えた単一のコンプレッサから圧縮装置２０が構成されている、図１の冷媒蒸気圧縮システムの例示的な実施例では、コンプレッサアンローダ回路の冷媒ライン１２は、冷媒圧力が圧縮装置２０の吸入口の冷媒圧力よりも高く、かつ圧縮装置２０の吐出口の圧力よりも低い圧縮プロセスの中間圧力点と連通するように位置２５において圧縮装置２０から分岐し、さらに吸入圧力側において冷媒ライン６から分岐している。
【００１６】
冷媒蒸気圧縮システム１０が亜臨界サイクルで動作するときには、冷媒放熱用熱交換器４０は、冷媒凝縮熱交換器として機能し、該熱交換器を通して、圧縮装置２０から排出された高温高圧の冷媒が、冷却媒体と熱交換し、凝縮して、冷媒蒸気から液体冷媒となる。冷媒凝縮熱交換器４０は、例えば、フィン・ラウンドチューブ型熱交換コイルやフィン・フラットミニチャンネルチューブ型熱交換器からなるフィン・チューブ型熱交換器４２を備えることができる。輸送冷凍システムの用途では、冷却媒体は、周囲空気もしくは他の冷却流体、例えば、水とすることができる。ここで、この周囲空気は、コンデンサ４０と関連して動作するファン４４によって冷媒と熱交換するように、コンデンサ４０を通して通流する。
【００１７】
エバポレータ５０は、冷媒蒸発用熱交換器、例えば、フィン・ラウンドチューブ型熱交換コイルやフィン・フラットミニチャンネルチューブ型熱交換器からなる通常のフィン・チューブ型熱交換器５２を構成し、この熱交換器を通して、膨張装置５５を通過して膨張した冷媒は、加熱流体と熱交換することで、冷媒は気化し、一般に過熱状態となる。エバポレータ５０内の冷媒と熱交換する加熱流体は、冷却かつ一般に除湿もすべき空気とすることができ、この空気は、エバポレータ５０と関連して動作するファン５４によってエバポレータ５０を通して通流してから、温度制御環境２００、例えば、冷蔵食品または冷凍食品用の生鮮食品用貨物や、輸送冷凍システムに関連した貯蔵領域へ供給される。
【００１８】
冷媒蒸気圧縮システム１０は、さらに、制御システムを備えることができ、該制御システムは、種々の冷媒ラインに配置された複数の流れ制御装置と関連して動作するコントローラ１００を有する。コントローラ１００は、冷媒放熱用熱交換器４０に流入する周囲空気の流れの中に配置された温度センサ１０１によって周囲温度を監視することに加えて、システムの選択された位置に配置され、かつコントローラ１００と関連して動作する種々のセンサによって、様々なシステム動作パラメータも監視する。例えば、図１に示した例示的な実施例では、温度センサ１０３および圧力センサ１０４が、冷媒の吸入側の温度および圧力をそれぞれ検出するために設けられており、温度センサ１０５および圧力センサ１０６が、冷媒の吐出側の温度および圧力をそれぞれ検出するために設けられており、温度センサ１０７および圧力センサ１０８が、コンプレッサアンローダライン１２を通流する冷媒の温度および圧力をそれぞれ検出するために設けられている。また、冷媒吸熱用熱交換器つまりエバポレータ５０から出た冷媒の温度を検出するために温度センサ１０９を設けることもでき、これにより、エバポレータ５０から出た冷媒蒸気の過熱度を監視することができる。圧力センサ１０４，１０６，１０８は、一般的な圧力センサ、例えば、圧力変換器とすることができ、温度センサ１０３，１０５，１０７，１０９は、一般的な温度センサ、例えば、熱電対やサーミスタとすることができる。
【００１９】
コントローラ１００は、圧縮装置２０と関連して動作するコンプレッサ用駆動モータ３０を制御することによって圧縮装置２０の動作を制御し、ファン４４，５４と関連して動作する各モータ（図示せず）を制御することによってファン４４，５４の動作を制御する。さらに、コントローラ１００は、冷媒ライン４を通してエバポレータ５０へと通流する冷媒の流れを制御するように電子膨張弁５５を調整し、冷媒ライン１２を通して通流する冷媒の流れを制御するようにアンローダ回路用流れ制御弁７５を選択的に開閉する。コントローラ１００は、エバポレータ５０の出口側のセンサ１０９によって検出された冷媒温度、即ちエバポレータ５０から冷媒ライン６を通して圧縮装置２０の低圧圧縮段２０ａの吸入口２１へと通流する冷媒の温度に応答して、電子膨張弁５５を通る流路の流路面積を調整する。コントローラ１００は、圧縮装置２０の高圧側のセンサ１０５またはセンサ１０６によって吐出側の冷媒温度または冷媒圧力、即ち高圧圧縮段２０ｂから吐出された冷媒の温度または圧力に応答して、固定流路面積弁、例えば、固定オリフィスソレノイドバルブを有したアンローダ回路用流れ制御弁７５を選択的に開閉する。
【００２０】
コントローラ１００は、センサ１０１によって検出された周囲温度および様々な検知システムの冷媒温度に応じて望ましい動作モードを画定し、電子膨張弁５５およびアンローダ回路の流れ制御装置７５を位置決めする。コントローラ１００は、冷媒蒸気圧縮システム１０の冷媒の容量を制御する必要があるときには、コンプレッサ用アンローダ回路の弁７５を選択的に開閉することによって、圧縮装置２０の負荷を軽減することができる。流れ制御装置７５が開いているときには、冷媒蒸気は、高圧圧縮段２０ｂへと通流し、さらに圧縮されるのではなく、圧縮プロセスの中間段からコンプレッサ用アンローダバイパスライン１２を通して冷媒ライン６へと流入する。アンローダ回路の冷媒ライン１２を通して通流する冷媒蒸気は、圧縮装置の吸入側へ直接に戻る。したがって、この冷媒蒸気は、高圧圧縮段２０ｂをバイパスし、圧縮装置２０の負荷が軽減される。コンプレッサ用アンローダ回路の流れ制御装置７５を通したコンプレッサ２０のこのような負荷軽減は、コンプレッサの吐出側の高い冷媒温度に応答して実施されるか、もしくは容量の減少やコンプレッサの電力の減少のために実施される。
【００２１】
圧縮装置２０の圧縮機構に関連して動作するコンプレッサ用駆動モータ３０は、一定周波数の電力供給源からの電力で動作する定速モータであってもよく、もしくは一定周波数の電力供給源と関連して動作するインバータ３５から供給されるような可変周波数の電力で動作する可変速モータであってもよい。コンプレッサ用駆動モータ３０が可変速モータである場合には、コントローラ１００は、インバータ３５からの電力出力の周波数を変化させてコンプレッサ用駆動モータ３０の速度を制御することによって、冷媒蒸気圧縮システム１０の容量出力を制御することもできる。
【００２２】
システム内を循環する過度に多い冷媒が充填されている状態で動作するときには、フラッシュタンクレシーバ６０へ流入する液体冷媒の速度がフラッシュタンクレシーバ６０を出る液体冷媒の速度を超過する。このとき、フラッシュタンクレシーバ６０内の液体レベルは、フラッシュタンクレシーバ６０へ流入する液体冷媒の速度と、フラッシュタンクレシーバ６０を出る液体冷媒の速度とが平衡状態に達するまで上昇し、超過した液体冷媒が、フラッシュタンクレシーバ６０内に貯蔵されたままとなる。システム内を循環する過度に少ない冷媒が充填されている状態で動作するときには、フラッシュタンクレシーバ６０へ流入する液体冷媒の速度がフラッシュタンクレシーバ６０を出る液体冷媒の速度よりも遅くなり、フラッシュタンクレシーバ６０内の液体レベルは、液体がフラッシュタンクを出て冷媒回路へと流入し、この冷媒回路を通して循環するにつれて低下する。このとき、フラッシュタンクレシーバ６０内の液体レベルは、フラッシュタンクレシーバ６０へ流入する液体冷媒の速度と、フラッシュタンクレシーバ６０を出る液体冷媒の速度との間の新しい平衡状態に達するまで低下し続ける。
【００２３】
上述したように、冷媒蒸気圧縮システム１０は、冷媒として二酸化炭素を使用して動作するのに特に適している。コントローラ１００は、電子膨張弁５５を選択的に調整し、コンプレッサ用アンローダ回路の流れ制御弁７５を選択的に開閉することにより、圧力センサ１０６によって監視される吐出側の冷媒圧力を、望ましい限界値未満の圧力に維持しようとする。例えば、冷媒サイクルの全ての場所において、冷媒蒸気圧縮システム１０が亜臨界サイクルで動作するように、この望ましい限界値を、二酸化炭素の臨界圧力である７．３８ＭＰａ（７３．８ｂａｒつまり１０７０ｐｓｉ）に設定することができる。二酸化炭素の臨界圧力未満にコンプレッサの吐出側の圧力を維持することにより、吐出側の冷媒温度も、二酸化炭素の臨界温度である３１．１℃（８７．８°Ｆ）未満になることが確実となる。
【００２４】
上記のような環境では、周囲空気の温度が、特に冬の季節の間に低下するので、例えば、コンテナ内に貯蔵された特定の生鮮製品を一定の温度に維持すべき輸送冷凍用コンテナ内の貨物スペースの温度制御環境２００の望ましい設定温度を維持するために、温度制御環境から循環する空気を実際に加熱する必要がある。したがって、冷媒蒸気圧縮システム１０は、エバポレータ５０と関連して動作する補助電気ヒータ９０を備えており、該電気ヒータ９０は、作動時に、空気の流れとしてエバポレータの熱交換器５２の上流側において循環空気を温める。コントローラ１００は、温度センサ１０１によって検出された周囲空気の温度と、温度センサ１１１によって検出された温度制御環境２００内の空気の温度とを監視しており、周囲空気温度が温度制御環境２００内の空気温度よりも低く、かつ、温度制御環境２００内の空気温度が、望ましい設定温度よりも所定の量だけ下回ったときに電気ヒータ９０を作動させる。コントローラ１００は、温度制御環境２００内の空気温度が望ましい設定温度以上になったとき、もしくは周囲空気温度が温度制御環境２００内の空気温度を超過したときに、補助ヒータを非作動にする。
【００２５】
コントローラ１００は、電気コントローラ、例えば、マイクロプロセッサ・コントローラ、もしくは冷媒蒸気圧縮システムの動作の制御と組み合わせて一般に使用される形式の他のコントローラとすることができる。例えば、輸送冷凍の用途では、コントローラ１００は、米国、ニューヨーク州シラキュースに所在のキャリア・コーポレーションによって提供されている、ＭｉｃｒｏＬｉｎｋTMシリーズのマイクロプロセッサ・コントローラ、例えば、ＭＬ２型、ＭＬ２ｉおよびＭＬ３型とすることができる。しかし、コントローラ１００について上述された機能を実行することができるあらゆるコントローラが、本発明の冷媒蒸気圧縮システムに使用でき、本発明の方法を実施するのに使用できることを理解されたい。
【００２６】
上記の記述は、本発明の例示に過ぎない。当業者であれば、本発明の真意および特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の修正および変更が、本明細書において特に説明した本発明やこれと同等なものになされ得ることが理解できるであろう。
【図１】
0005639477.tif 000002