(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンパートメントを冷却する冷蔵システムであって、
コンプレッサと、
コンデンサと、
少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を含むＴＥＤサブクーラーであって、前記少なくとも１つのＴＥＤは、前記少なくとも１つのＴＥＤの一方の側で低温側流体熱交換器に結合され、前記少なくとも１つのＴＥＤの反対の側で高温側ヒートシンクに結合され、前記高温側ヒートシンクは、前記少なくとも１つのＴＥＤの同じ高温側で、前記コンデンサに統合されて前記コンデンサに熱連通するように構成され、前記高温側ヒートシンクは、前記コンデンサに統合された冷却機構を共有し、前記冷却機構によって、前記低温側流体熱交換器によって吸収された熱が前記少なくとも１つのＴＥＤによって前記高温側ヒートシンクに伝達されて前記コンデンサを通過後の冷媒を過冷却するように前記高温側ヒートシンクが前記コンデンサとともに冷却される、ＴＥＤサブクーラーと、
膨張バルブと、
蒸発器と、
前記コンプレッサから、前記コンデンサへ、次いで前記ＴＥＤサブクーラーへ、次いで前記膨張バルブへ、次いで前記蒸発器へ、そして再度前記コンプレッサへ戻る循環順番で、前記冷蔵システムを通じて前記冷媒を輸送するように適合された管と、を含む、冷蔵システム。
【請求項２】
前記ＴＥＤサブクーラーは、前記コンパートメントの測定温度間の差が事前に設定された閾値以上の場合は作動し、前記差が前記事前に設定された閾値未満の場合は、前記コンプレッサ、前記コンデンサ、前記膨張バルブ、及び前記蒸発器を含む前記冷蔵システムが継続して作動する一方で、作動しない、請求項１に記載の冷蔵システム。
【請求項３】
前記コンデンサと前記ＴＥＤサブクーラーの高温側ヒートシンクとの両方を冷却するために空気を循環させるコンデンサファンをさらに含む、請求項１又は２に記載の冷蔵システム。
【請求項４】
前記コンパートメントおよび前記冷蔵システムを取り囲むエンクロージャをさらに含み、前記エンクロージャは、前記コンパートメントに対する閉鎖可能なアクセスを提供するドア、および、ベントであってそれを通じてコンデンサファンがコンデンサ排出物を流出し、前記コンデンサを冷却するために周囲の空気を流入させるベントを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の冷蔵システム。
【請求項５】
前記冷蔵システムの温度センサおよび圧力センサからのセンサデータに応じて、前記冷蔵システムを制御するコントローラをさらに含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の冷蔵システム。
【請求項６】
前記コントローラは、データ通信ネットワーク上で前記コントローラと通信するコンピュータシステムを使用して遠隔制御される、請求項５に記載の冷蔵システム。
【請求項７】
前記膨張バルブに入る前の冷媒を使用して、前記コンプレッサに入る冷媒を過熱する冷媒熱交換器をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の冷蔵システム。
【請求項８】
コンプレッサと、コンデンサと、少なくとも１つの熱電素子（ＴＥＤ）を含むＴＥＤサブクーラーであって、前記少なくとも１つのＴＥＤは、前記少なくとも１つのＴＥＤの一方の側で低温側流体熱交換器に結合され、前記少なくとも１つのＴＥＤの反対の側で高温側ヒートシンクに結合され、前記高温側ヒートシンクは、前記少なくとも１つのＴＥＤの同じ高温側で、前記コンデンサに統合されて前記コンデンサに熱連通するように構成され、前記高温側ヒートシンクは、前記コンデンサに統合された冷却機構を共有し、前記冷却機構によって、前記低温側流体熱交換器によって吸収された熱が前記少なくとも１つのＴＥＤによって前記高温側ヒートシンクに伝達されて前記コンデンサを通過後の冷媒を過冷却するように前記高温側ヒートシンクが前記コンデンサとともに冷却される、ＴＥＤサブクーラーと、膨張バルブと、蒸発器と、前記コンプレッサから、前記コンデンサへ、次いで前記ＴＥＤサブクーラーへ、次いで前記膨張バルブへ、次いで前記蒸発器へ、そして再度前記コンプレッサへ戻る循環順番で、冷蔵システムを通じて冷媒を輸送するよう適合された管と、を含む冷蔵システムを制御する方法であって、
センサデータを入力する工程と、
前記コンパートメントの測定温度が事前に設定された閾値以上かどうかを決定する工程と、
前記温度が前記事前に設定された閾値以上の場合に、前記ＴＥＤサブクーラーを制御して前記コンデンサによって凝縮された冷媒を過冷却する工程と、
前記温度が前記事前に設定された閾値未満の場合に、前記コンプレッサ、前記コンデンサ、前記膨張バルブ、及び前記蒸発器を含む前記冷蔵システムが継続して作動する一方で前記ＴＥＤサブクーラーが作動しない工程と、
前記ＴＥＤサブクーラーが作動している場合に、前記高温側ヒートシンクを前記コンデンサとともに冷却する工程と、
前記コンパートメントの設定温度を事前に決定された維持範囲内に維持するため、前記センサデータに応じて前記冷蔵システムのモータおよびバルブを制御する工程と、を含む、方法。
【請求項９】
前記ＴＥＤサブクーラーは、前記コンデンサを出る前記冷媒を少なくとも華氏約１０度（Ｆ）だけ過冷却する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記事前に設定された閾値は約２〜１０°Ｆである、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
同じファンを使用して前記コンデンサと前記ＴＥＤサブクーラーの高温側ヒートシンクとの両方を冷却するために空気を循環させる工程をさらに含む、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＴＥＤサブクーラーはダイレクト電流によって給電される、請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＴＥＤサブクーラーは、パルス幅変調制御信号を使用して制御される、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
データ通信ネットワーク上で前記コントローラと通信するコンピュータシステムを使用して、前記冷蔵システムを遠隔制御する工程をさらに含む、請求項８から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記膨張バルブに入る前の冷媒を使用して、冷媒熱交換器によって、前記コンプレッサに入る前の前記冷媒を過熱する工程をさらに含む、請求項８から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
[0001]実施形態は、冷蔵設備に関する。より具体的には、実施形態は、液体ライン過冷却蒸気サイクルシステムを有する車両冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]航空機などの車両で使用される食料および飲料を冷却するための従来の冷蔵ユニットおよび他のギャレー食料サービスシステムは、流体冷媒を使用して食料および飲料を収納するコンパートメント内で循環させるための空気を冷却する蒸気サイクルシステムを含む。一般に、冷蔵ユニット用の蒸気サイクルシステムは、定常状態の熱負荷に必要な設定温度を維持するように設計される。しかし、食料および飲料を冷却するために冷蔵ユニットを最初にオンにする際、熱負荷は、定常状態よりはるかに大きく、その理由は、通常、食料および飲料を保持するコンパートメントの温度を、例えば、周囲の大気温度（例えば、華氏７２度（Ｆ））から冷蔵庫または冷凍庫の温度（例えば、３９°Ｆまたは０°Ｆ）まで、大量に引き下げなければならないためである。一般に、旅行への出発に備えて食料および飲料が車両に積み込まれた直後に理想的な提供温度であるように、できる限り迅速に温度を引き下げることが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]しかし、従来の蒸気サイクルシステムの温度をより迅速に引き下げるには、蒸気サイクルシステムのコンポーネントを大型で重量のあるものにする必要がある。コンポーネントのサイズおよび重量の増加は、空間および重量を節約し、燃料消費量を含む総ライフサイクルコストを削減するため、航空機などの車両に搭載されるシステムを小型で軽量なものにするという必要性と矛盾する。したがって、冷蔵ユニットのサイズおよび重量をほとんど増加することなく、食料および飲料コンパートメントの温度を引き下げる速度を増加するため、車両用の冷蔵ユニットの蒸気サイクルシステムの冷却能力を増大する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
[0004]一実施形態によれば、コンパートメントを冷却する冷蔵システムは、コンプレッサと、コンデンサと、熱電素子（ＴＥＤ）サブクーラーと、膨張バルブと、蒸発器と、コンプレッサから、コンデンサへ、次いでＴＥＤサブクーラーへ、次いで膨張バルブへ、次いで蒸発器へ、そして再度コンプレッサへ戻る循環順番で、冷蔵システムを通じて冷媒を輸送するよう適合された管とを含む。
【０００５】
[0005]別の実施形態によれば、コンプレッサと、コンデンサと、熱電素子（ＴＥＤ）サブクーラーと、膨張バルブと、蒸発器と、コンプレッサから、コンデンサへ、次いでＴＥＤサブクーラーへ、次いで膨張バルブへ、次いで蒸発器へ、そして再度コンプレッサへ戻る循環順番で、冷蔵システムを通じて冷媒を輸送するよう適合された管とを含む冷蔵システムを制御する方法は、センサデータを入力する工程と、コンパートメントの測定温度が事前に設定された閾値以上かどうかを決定する工程と、温度が事前に設定された閾値以上の場合に、ＴＥＤサブクーラーを制御する工程と、温度が事前に設定された閾値未満の場合に、ＴＥＤサブクーラーを作動しない工程と、コンパートメントの設定温度を事前に決定された維持範囲内に維持するため、センサデータに応じて冷蔵システムのモータおよびバルブを制御する工程とを含む。
【０００６】
図面の簡単な説明
[0006]例示的な実施形態は添付の図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による、航空機ギャレー冷蔵庫の斜視図を示す。
【図２】一実施形態による、航空機ギャレー冷蔵庫、空気冷却庫または液体冷却庫用のコントローラのブロック図である。
【図３】一実施形態による、熱電素子（ＴＥＤ）サブクーラーを含む蒸気サイクル冷蔵システムの概略図である。
【図４】一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーを有する航空機ギャレー冷蔵庫の後面斜視断面図を示す。
【図５】一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーを有する空気冷却庫の斜視断面図を示す。
【図６】一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーを有する液体冷却庫の斜視断面図を示す。
【図７】一実施形態による、統合冷媒コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリを示す。
【図８】一実施形態による、ＴＥＤサブクーラーを用いた機械的な蒸気圧縮冷蔵サイクルの圧力エントロピー線図を示す。
【図９】一実施形態による、ＴＥＤサブクーラーを含む蒸気サイクル冷蔵システムを制御する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
[00016]以下の実施形態は航空機ギャレー用の冷蔵庫を参照して説明されているが、このことを限定と解釈してはならない。実施形態は、船舶、バス、トラック、自動車、列車、レクリエーション用車両および宇宙船などの他の車両でも、オフィス、店、家、キャビンなどの地上環境でも使用することができる。また、実施形態は、冷蔵庫に加えて、空気冷却庫および液体冷却庫も含み得る。
【０００９】
[00017]図１は、一実施形態による、航空機ギャレー冷蔵庫１００の斜視図を示す。航空機ギャレー冷蔵庫１００は、ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）であり得、航空機が地上にある場合も飛行中の場合も、冷蔵機能性を提供することができる。冷蔵は、冷却された冷却液体システム、蒸気サイクルシステムおよび／または熱電冷却システムを含み得る冷却システムを使用して提供することができる。冷蔵庫１００は、ＡＲＩＮＣ８１０規格に従って設計することができる。冷蔵庫１００は、３６０〜９００Ｈｚの周波数での１１５または２００ボルトの変動周波数三相交流電圧（ＡＣ）などの電源を使用して動作するよう構成することができる。冷蔵庫１００は、ＡＣからＤＣへの電力変換を使用して、モータおよび／またはバルブアクチュエータに予測可能な一貫した電源を提供することができる。また、冷蔵庫１００は、冷蔵庫１００から機体配電システム（冷蔵庫１００と結合することができる）に反射し返される電流高調波を低減するために、多相変圧器（例えば、１５パルスの変圧器）も含み得る。
【００１０】
[00018]冷蔵庫１００は、冷蔵コンパートメント１２０へのドアを有するエンクロージャ１１０（例えば、筐体）を含む。冷蔵コンパートメント１２０は、内側ライナおよび断熱材を含み得る。内側ライナは、ステンレス製であり得る。内側ライナおよび／またはエンクロージャ１１０は、内部生成される高周波エネルギーを含む一方で、外部の電磁妨害（ＥＭＩ）影響から冷蔵庫１００を保護する際に役立つファラデーシールドを提供するように接地することができる。また、冷蔵庫１００の様々な実施形態は、伝導ＥＭＩに対する感受性およびＥＭＩ放射を低減するためのＥＭＩフィルタも含み得る。また、エンクロージャ１１０は、装着用レール、着脱可能なエアフィルタ、ベゼルおよび車輪も含み得る。冷蔵コンパートメント１２０へのドアは、ドアハンドル１３０を含み得、ドアハンドル１３０を用いてドアの開閉を行うことができる。
【００１１】
[00019]また、冷蔵庫１００は、１つまたは複数の入力デバイス（例えば、制御ボタンまたはスイッチ）１５０を有する制御パネル１４０や、表示パネル（例えば、ＬＣＤディスプレイまたはＬＥＤ）１６０も含み得る。表示パネル１６０は、ユーザインターフェース表示を提供することができる。表示パネル１６０は、ＲＦ放射を低減するために、接地されたバックプレーン上に装着することができる。高分子層上のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を表示パネル１６０の表示グラスの後方に使用して、ＲＦエネルギー放射を阻止することも低減することもできる。
【００１２】
[00020]図２は、一実施形態による、航空機ギャレー冷蔵庫、空気冷却庫または液体冷却庫用のコントローラ２００のブロック図である。コントローラ２００は、Ｉ／Ｏインターフェース２３０を介して、制御パネル２５０と結合することができる。コントローラ２００は、冷蔵庫１００に含めることができ、制御パネル２５０は、制御パネル１４０の実施形態であり得、その結果、コントローラ２００は、Ｉ／Ｏインターフェース２３０を介して、制御パネル１４０の入力デバイス１５０および表示パネル１６０と結合される。コントローラ２００は、冷蔵庫をオンまたはオフにする、動作モードを選択する、および、冷蔵コンパートメント１２０の所望の温度を設定するなど、入力デバイス１５０を介してユーザから入力コマンドを受信することができる。コントローラ２００は、表示パネル１６０を使用して、冷蔵庫の動作状態（例えば、動作モード、解凍サイクルの起動、冷蔵コンパートメント１２０および／または冷蔵庫のコンポーネントの過剰温度状態による停止など）に関する情報をユーザに出力することができる。コントローラ２００は、撚り合わせた遮蔽ケーブルを使用して入力デバイス１５０および表示パネル１６０と結合することができ、その電気的なロバスト特性に起因して、ＲＳ−２３２通信プロトコルを使用して、入力デバイス１５０および／または表示パネル１６０と通信することができる。また、同様の表示パネルおよび入力デバイスは、コントローラ２００を結合させることができる空気冷却庫および液体冷却庫の実施形態上に存在し得る。あるいは、同様の表示パネルおよび入力デバイスは、コントローラ２００を結合させることができる冷蔵庫、空気冷却庫または液体冷却庫の実施形態から遠隔設置することができる。
【００１３】
[00021]コントローラ２００は、プログラム命令に従って演算を実行するプロセッサ２１０と、プロセッサ２１０によって使用または生成される演算命令および他のデータを格納するメモリ２２０と、Ethernet（登録商標）、ギャレーデータバス（ＧＡＮ）またはコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などのデータ通信ネットワーク２９０とインターフェースをとるためのデータ通信回路を含むネットワークインターフェース２５０とを含み得る。プロセッサ２１０は、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、カスタム設計の超大規模集積回路チップ、または、制御機能を実行する他の電子回路を含み得る。また、プロセッサ２１０は、状態機械も含み得る。また、コントローラ２００は、１つまたは複数の電子回路およびプリント基板も含み得る。プロセッサ２１０、メモリ２２０およびネットワークインターフェース２５０は、１つまたは複数のデータバス２８０を使用して、互いに結合することができる。コントローラ２００は、制御インターフェース２６０を介して、冷蔵庫１００の様々なセンサおよびアクチュエータ２７０と通信したり、同センサおよびアクチュエータ２７０を制御したりすることができる。
【００１４】
[00022]コントローラ２００は、アルミニウム製の筐体もしくは金属板ボックス上またはアルミニウム製の筐体もしくは金属板ボックスとともに構成することができ、アルミニウム製の筐体または金属板ボックスは、接地することができ、大部分が高周波エネルギー不透過性であり得る。冷蔵庫１００にまたは冷蔵庫１００から高電圧および／または高周波数信号を運ぶワイヤは、ＲＦ放射、感受性およびＥＭＩを低減するため、撚り合わせたおよび／または遮蔽されたものであり得る。低周波の低電圧が流れるワイヤは、通常、コントローラのプリント基板においてフィルタ処理し、いかなる高周波雑音も大地にバイパスすることができる。
【００１５】
[00023]コントローラ２００は、航空機に搭載されるものなどの集中型のコンピューティングシステムによって制御することも、同コンピューティングシステムと通信することもできる。コントローラ２００は、ＡＲＩＮＣ８１０に準拠する物理的なインターフェース上にＡＲＩＮＣ８１２に準拠する論理通信インターフェースを実装することができる。コントローラ２００は、ギャレーデータバス（例えば、ギャレーのネットワーク接続されたＧＡＮバス）を介して通信することができ、ギャレーネットワークコントローラ（例えば、ＡＲＩＮＣ８１２仕様に記載されるようなマスタＧＡＩＮ制御ユニット）とデータを交換することができる。ＡＲＩＮＣ８１２仕様に従って、コントローラ２００は、ネットワークモニタリング、電力制御、遠隔操作、故障モニタリングおよびデータ転送機能を提供することができる。コントローラ２００は、適切に応答するために、ＧＮＣタッチパネル表示デバイス上に提示するため、および、関連ボタンプッシュ事象を処理するための、ギャレーネットワークコントローラ（ＧＮＣ）から受信されるメニュー定義要求を実装することができる。コントローラ２００は、ＲＳ−２３２通信インターフェースおよび／または赤外線データポートを使用して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）または携帯情報端末（ＰＤＡ）との通信など、追加の通信を提供することができる。そのような追加の通信は、冷蔵庫１００の動作のリアルタイムモニタリング、長時間のデータ回収および制御システムソフトウェア更新を含み得る。それに加えて、制御インターフェース２６０は、コントローラ２００と、冷蔵庫１００内のモータコントローラとの間の通信に使用することができるシリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）バスを含み得る。
【００１６】
[00024]冷蔵庫１００は、冷蔵コンパートメント１２０に配置される飲料および／または食料品を冷蔵するよう構成することができる。冷蔵庫１００は、冷蔵、飲料冷却および冷凍を含む、いくつかのモードのうちの１つまたは複数で動作することができる。ユーザは、制御パネル１４０を使用して、冷蔵コンパートメント１２０に対する所望の温度を選択することができる。冷蔵庫１００に含まれるコントローラ２００は、所望の温度に従って、高レベルの精度で、冷蔵コンパートメント１２０内の温度を制御することができる。したがって、冷蔵庫１００のユーザ選択動作モードに従って、冷蔵コンパートメント１２０内に収納された食料の品質を維持することができる。
【００１７】
[00025]様々な実施形態では、冷蔵庫１００は、いくつかの事前にプログラムされた温度の中のユーザ選択可能なオプションに従って、または、特定のユーザ入力温度に従って、冷蔵コンパートメント１２０の内部の温度を維持することができる。例えば、飲料冷却庫モードは、摂氏約９度（Ｃ）、１２℃または１６℃のユーザ選択可能な温度で、冷蔵コンパートメント１２０の内部の温度を維持することができる。冷蔵庫モードでは、冷蔵コンパートメント１２０の内部の温度は、約４℃または７℃のユーザ選択可能な温度で維持することができる。冷凍庫モードでは、冷蔵コンパートメント１２０の内部の温度は、約−１８℃〜０℃のユーザ選択可能な温度で維持することができる。
【００１８】
[00026]様々な実施形態では、冷蔵庫１００は、ファンアセンブリも含み得、ファンアセンブリは、ファンモータ、モータコントローラ、送風アセンブリおよび過剰温度サーモスタットを有し得る。ファンアセンブリは、熱交換器、蒸発器および／またはコンデンサと動作可能に結合することができる。ファンアセンブリは、軸流ファン、放射状流ファン、遠心ファンまたは当業者に知られるような別のタイプのファンを含み得る。ファンを通じる空気流の速度および方向は、ファンのモータの駆動に使用される可変的に制御された電力によって設定することができる。
【００１９】
[00027]また、冷蔵庫１００は、配管システムも含み得、配管システムは、液体から空気への（例えば、強制対流）熱交換器または液体伝導熱交換器、圧力容器、温度制御バルブ、圧力逃しバーストディスク、温度センサ、および、１つまたは複数のクイックディスコネクトを有し得る。それに加えて、冷蔵庫１００は、１つまたは複数のプリント基板（ＰＣＢ）、ワイヤハーネス、ＡＲＩＮＣコネクタおよび／または電力変換ユニットを有する電力モジュールを含み得る。また、冷蔵庫１００は、ダクト配管コンポーネント、空気界面コンポーネントおよび凝縮水排出コンポーネントも含み得る。
【００２０】
[00028]また、冷蔵庫１００は、温度センサおよびアクチュエータなどの１つまたは複数のセンサも含み得る。センサは、空気および冷媒の温度検知および圧力検知用に構成することができ、アクチュエータは、バルブの開閉用に構成することができる。例えば、蒸発器注入口空気温度センサは、冷蔵コンパートメント１２０から蒸気サイクル冷蔵システムの蒸発器への還気の温度を測定することができ、蒸発器排出口空気温度センサは、蒸発器から冷蔵コンパートメント１２０への給気の温度を測定することができ、コンデンサ注入口空気または液体温度センサは、冷蔵庫１００の近くの周囲の空気または注入口液体の温度を測定することができ、排出空気または液体温度センサは、冷蔵庫１００のリヤパネルにおける蒸気サイクル冷蔵システムから排出された空気または排出口液体の温度を測定することができる。コントローラ２００は、センサによって提供されたデータを使用して、アクチュエータを使用して冷蔵庫１００の動作を制御することができる。
【００２１】
[00029]コントローラ２００は、冷蔵庫１００の性能の制御に必要なすべてのデータが、コントローラに２００よって、冷蔵庫１００内の１つまたは複数の冷却システムのリアルタイム動作に合わせて得られるような固定最小レートで、センサをポーリングすることができる。ポーリングされた値は、コントローラ２００が、ＲＳ−２３２または赤外線インターフェースを介して、パーソナルコンピュータまたはＰＤＡに報告することも、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス上で報告することもできる。また、ポーリングされた値は、コントローラ２００が、制御アルゴリズムにおいて使用することができ、後の回収および分析のために、長時間メモリまたはデータ記憶媒体に格納することができる。
【００２２】
[00030]コントローラ２００は、過剰温度状態、過剰圧力状態、過剰電流状態などの異常な外部および／または内部の事象に起因する冷蔵庫１００およびその構成コンポーネントに対する損傷を防ぐための自己防御スキームを提供することができ、異常事象に応じて冷蔵庫１００および／またはその構成コンポーネントのうちの１つもしくは複数をシャットダウンさせることができる。自己防御スキームは、重要なシステムセンサをモニタし、センサからのモニタされたデータが自己防御措置の起動を必要とする問題を示す際に、適切な自己防御措置を講じることを含み得る。そのような自己防御措置は、冷蔵庫１００および／またはその構成コンポーネントが損傷しないようにまたは危険な状態を引き起こさないようにすることができる。また、自己防御措置は、表示パネル１６０を介して、モニタされた問題、自己防御措置および／または必要な任意の関連保守に関する適切な通知を提供することもできる。コントローラの自己防御スキームは、機械的な保護デバイスを、交換するよりむしろ、補完することができ、機械的な保護デバイスは、冷蔵庫１００内に配備することもできる。コントローラ２００は、センサからのモニタされたデータを使用して、自己防御によるシャットダウンをトリガさせた異常事象が終了した後またはその程度が軽減された後に、知的に冷蔵庫１００を再始動したり、所望の動作モードを再起動したりすることができる。
【００２３】
[00031]冷蔵庫１００は、モジュール式ユニットとして構成することができ、航空機内のＡＲＩＮＣサイズ２位置に適合するプラグアンドプレイインサートであり得る。冷蔵庫１００は、冷蔵庫／オーブンユニットなどの他のギャレーインサート（ＧＡＩＮ）と一般的に共有される部品を有し得る。いくつかの実施形態では、冷蔵コンパートメント１２０は、食料アイテムを収納するための約４０リットルの内容積を有し得、１５本のワインボトルサイズの飲料用ビンの収納が可能であり得る。例示的な実施形態では、冷蔵庫１００は、空の状態では約１４ｋｇの重量を有し、高さ約５６．１ｃｍ、幅２８．５ｃｍ、奥行き５６．９ｃｍの外部寸法を有し得る。他の実施形態は、それらの応用に応じて、それより重くも軽くもあり得、異なる外部寸法を有することもあり得る。
【００２４】
[00032]図３は、一実施形態による、熱電素子（ＴＥＤ）サブクーラー３１６を含む蒸気サイクル冷蔵システム３００の概略図である。冷蔵システム３００は、コンパートメント１２０を冷却するため、冷蔵庫１００に設置することができる。他の実施形態では、冷蔵システム３００は、空気冷却庫または液体冷却庫の一部として設置することもできる。冷蔵システム３００は、複数のセンサから受信される通信に応答してコントローラ２００によって制御されるモータおよびバルブを有する蒸気サイクルシステムを含む。モータ、バルブおよびセンサは、図２のセンサおよびアクチュエータ２７０の例であり得る。冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムは、コンプレッサ３０２、空気冷却コンデンサ３０８、コンデンサファン３１０、ＴＥＤサブクーラー３１６、膨張バルブ３２２、蒸発器３２６、蒸発器ファン３３０および冷媒熱交換器３４７を含む冷媒循環ループを含む。それに加えて、冷蔵システム３００は、冷媒循環ループ内のＴＥＤサブクーラー３１６と膨張バルブ３２２との間に、液体サービスブロック／サイトグラス３１８および冷媒フィルタ＆乾燥器３２０を含む。
【００２５】
[00033]冷蔵システム３００は、コントローラ２００と関連付けられた電子制御システムによって制御することができる。コントローラ２００のメモリ２２０は、プロセッサ２１０が実行可能な冷蔵システム３００を制御する方法を実行するためのプログラムを格納することができる。電子制御システムによって実行される冷蔵システム３００を制御する方法は、冷蔵システム３００がコンパートメント１２０において規定の温度を自動的に維持できるように、フィードバック制御システムを含み得る。
【００２６】
[00034]コンプレッサ３０２、コンデンサ３０８、ＴＥＤサブクーラー３１６、サイトグラス３１８、フィルタ＆ドライバ３２０、膨張バルブ３２２、蒸発器３２６および冷媒熱交換器３４７は、冷媒管によって接続され、冷媒管は、冷媒を含み、冷蔵サイクルにわたって蒸気サイクルシステムコンポーネント間での冷媒の移動を促進する。冷媒は、好ましくは、Ｒ−１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３６ｆａおよびＲ１２３４ｙｆのうちの１つであるが、当技術分野で知られるような蒸気サイクルシステムのための任意の適切な冷媒であってもよい。
【００２７】
[00035]動作の際、冷媒は、低温低圧蒸気としてコンプレッサ３０２に入る。蒸気状態の冷媒がコンプレッサ３０２で圧縮されると、冷媒の温度および圧力は大幅に上昇し、その結果、冷媒は常温で凝縮し得る。コンプレッサ３０２を出ると同時に、過熱蒸気状態の冷媒は、冷媒管を通じて、コンデンサ３０８に向けて移動する。コンデンサ３０８内では、冷媒からの熱は廃棄され、冷媒は高圧飽和液体に凝縮される。
【００２８】
[00036]コンデンサ３０８は、好ましくは、冷蔵システム３００およびエンクロージャ１１０からコンデンサ空気を排出するコンデンサファン３１０を使用して空気冷却される。また、エンクロージャ１１０（または冷蔵システム３００を取り囲む他のエンクロージャ）は、循環用の新鮮な空気をエンクロージャ１１０に引き込んでコンデンサ３０８を冷却するためにコンデンサファン３１０によって生み出される負の圧力を促進するための１つまたは複数のコンデンサベントを含み得る。空気冷却コンデンサ３０８が示されているが、他の実施形態では、液体冷却コンデンサも使用することができる。コンデンサ３０８を出ると同時に、冷媒は、冷媒管の高温／高圧エリアを通過する。
【００２９】
[00037]ＴＥＤサブクーラー３１６は、冷媒を過冷却するため、コンデンサ３０８の出力の後の冷媒管の高温／高圧エリアに配置することができる。この領域の冷媒管の温度は、周囲温度を約２０〜３０°Ｆ上回る温度であり得る。ＴＥＤサブクーラー３１６は、その中の高温冷媒を冷却し、膨張バルブ３２２に入る前に効率的に冷媒の事前冷却を行い、コンデンサの有効性を高めることができる。ＴＥＤサブクーラー３１６は、一方の側が熱電低温側流体熱交換器と結合され、他方の側が空気冷却熱電高温側ヒートシンクと結合された１つまたは複数の熱電素子（ＴＥＤ）を含み得る。ＴＥＤは、熱界面材料を使用して、熱電低温側流体熱交換器および／または空気冷却熱電高温側ヒートシンクと結合することができる。ＴＥＤは、ペルチェ効果の原理を使用して機能することができ、ペルチェ効果の原理では、電圧またはＤＣ電流が２つの異なる導体間に印加され、それにより、電荷キャリアの移動方向に熱を伝達する電気回路が生成される。ＴＥＤサブクーラー３１６中の熱伝達方向は、ＴＥＤの両端間の電圧極性によって制御される。
【００３０】
[00038]ＴＥＤサブクーラー３１６は、ＴＥＤ電源３４８から電圧またはＤＣ電流を受け取ることができる。ＴＥＤ電源３４８は、ＴＥＤサブクーラー３１６をオンもしくはオフにする、または、ＴＥＤサブクーラー３１６の動作値を設定するように制御することができる。例えば、ＴＥＤ電源３４８は、コントローラ２００の制御の下でパルス幅変調を使用して、ＴＥＤサブクーラー３１６の動作値を設定することができる。
【００３１】
[00039]このように、ＴＥＤサブクーラー３１６は、低温側流体熱交換器から空気冷却熱電高温側ヒートシンクに熱を伝達する（すなわち、送り込む）ことができる。低温側流体熱交換器は、コンデンサ３０８からＴＥＤサブクーラー３１６に入る循環冷媒から熱を吸収することができる。ＴＥＤサブクーラー３１６は、低温側流体熱交換器によって吸収された熱を空気冷却熱電高温側ヒートシンクに伝達することができる。順に、空気冷却熱電高温側ヒートシンクは、周囲の空気またはコンデンサファン３１０によって循環される空気に熱を伝達することができる。ヒートシンクによって伝達される熱は、ペルチェＴＥＤ素子自体の中で生成された熱も含む。
【００３２】
[00040]過冷却冷媒がＴＥＤサブクーラー３１６を出た後、過冷却冷媒は、好ましくは、サイトグラスおよびフィルタ／乾燥器アセンブリ３２０を含むサービスブロック３１８を通過する。フィルタおよび乾燥器アセンブリ３２０は、冷媒から、いかなる湿気も固体汚染物質も取り除く。
【００３３】
[00041]次いで、冷媒は、追加の過冷却のために冷媒熱交換器３４７を通過し、冷媒熱交換器３４７では、フィルタ／乾燥器アセンブリ３２０から膨張バルブ３２２まで通過する冷媒液体と、蒸発器３２６からコンプレッサ３０２まで通過する冷媒蒸気との間で熱が交換される。具体的には、冷媒熱交換器３４７は、冷媒液体過冷却および冷媒蒸気過熱プロセスを実行し、それにより、フィルタ／乾燥器アセンブリ３２０から冷媒熱交換器３４７を介して膨張バルブ３２２まで通過する冷媒は、蒸発器３２６からコンプレッサ３０２まで通過する冷媒に熱を伝達する。コンプレッサ３０２に入る前に冷媒を過熱することで、液滴がコンプレッサ３０２に入ることを阻止することができる。
【００３４】
[00042]冷媒熱交換器３４７に続いて、過冷却冷媒は、次いで、膨張バルブ３２２を通過する。膨張バルブ３２２は、ユーザ選択動作状態および冷蔵システム３００の温度設定点に対応する圧力まで冷媒の圧力を降下する。また、膨張バルブ３２２は、液体冷媒の圧力の急激な減少ももたらし、それにより、液体冷媒の一部のフラッシュ蒸発が生じる。
【００３５】
[00043]膨張バルブ３２２は、例えば、内部の検知球を備えたブロックタイプの膨張バルブを含み得る。また、膨張バルブ３２２は、熱膨張リモート球３２４と結合することもできる。リモート球３２４は、蒸発器３２６を出る冷媒の温度を検知するため、膨張バルブ３２２とリモート球３２４との間で動作ガスを伝達するキャピラリ管によって、膨張バルブ３２２と結合することができる。したがって、膨張バルブ３２２は、サーモスタット膨張バルブとして機能し、蒸発器３２６を出る冷媒の温度に応じて、蒸発器３２６に流れ込む冷媒の流れを制御するように動作することができる。冷液体／蒸気の混合物が膨張バルブ３２２を出た後、冷媒は、冷媒管を通じて移動し、蒸発器３２６に入る。
【００３６】
[00044]低温低圧冷媒が蒸発器３２６中を移動するにつれて、冷媒は、蒸発器から熱を吸収し、蒸発器フィンの温度を低下し、次いで、蒸発器ファン３３０の動作によりフィンの周りを循環する空気を冷却する。蒸発器ファン３３０によって循環される冷却空気は、コンパートメント１２０の内部を冷却する冷却給気３３４となる。温められた空気は、還気３３８としてコンパートメント１２０の内部を出て、次いで、蒸発器ファン３３０は、蒸発器フィンを通じて、還気３３８を循環させ、冷却して再度冷却給気３３４となるようにする。蒸発器３２６は、好ましくは、空気ダクトがコンパートメント１２０の内部に冷却給気３３４を効率的に送り込み、コンパートメント１２０の内部から還気３３８を送り出すように、コンパートメント１２０に隣接して位置する。
【００３７】
[00045]蒸発器フィンの周りを循環する還気３３８と蒸発器３２６内を流れる冷媒との間の熱エネルギーの伝達は、液体冷媒を蒸気に変換し、次いで、それに続いて、蒸気サイクルシステムの動作が続く中、蒸気は、コンプレッサ３０２によって圧縮される。
【００３８】
[00046]温められた還気３３８が蒸発器３２６の冷表面上を通過すると、空気中の湿気は、凝縮水の状態で蒸発器フィン上で凝縮する。この凝縮水は、凝縮水排出部３２８によって冷蔵システムから排出され、廃棄される。
【００３９】
[00047]冷蔵システム３００が液体冷却庫に設置される実施形態では、蒸発器３２６は、図３に示されるような空気から冷媒への熱交換器よりむしろ、液体から冷媒への熱交換器として具体化される。そのような実施形態では、蒸発器ファン３３０およびファン電流センサ３３２は不要であり、例えば、液体ポンプおよびポンプ電流センサ（図示せず）など、液体冷却庫システムにおいて補足的目的の役割を果たす１つまたは複数のコンポーネントと交換することができる。同様に、冷蔵システム３００が液体冷却庫に設置される実施形態では、図３の還気３３８を流入冷却液体と交換することができ、冷却給気３３４を冷却された冷却液体と交換することができ、還気温度センサ３４０を流入冷却液体温度センサと交換することができ、給気温度センサ３３６を冷却された冷却液体温度センサと交換することができる。冷却された冷却液体は、次いで、コンパートメント１２０と同様の冷蔵コンパートメントの内部を冷却するため、同冷蔵コンパートメントを通じて、または、同冷蔵コンパートメントに隣接して循環させたり、複数のそのようなコンパートメントを通じて循環させたりすることができる。また、液体冷却庫から遠隔冷却を提供するため、冷却された冷却液体は、例えば、冷却液体から空気への熱交換器などの熱交換器を含む他のシステムを通じて循環させることもできる。冷却された冷却液体は、水、グリコール／水の混合物、ＧＡＬＤＥＮ熱伝達流体、または、当技術分野で知られるような他の熱伝達流体を含み得る。
【００４０】
[00048]冷蔵システム２００が解凍モードで配置される場合、蒸発器３２６の蒸発器フィンを解凍するために、高温ガス解凍バルブ３４６を制御して、コンプレッサ３０２の出力から蒸発器３２６の注入口に直接、高温蒸気冷媒の少なくとも一部を選択的に送ることができる。高温ガス解凍バルブ３４６は、コントローラ２００によって制御されるソレノイド制御バルブを含み得る。
【００４１】
[00049]冷蔵システム３００は、コントローラ２００と連通する複数のモータ、センサおよびバルブアクチュエータ２７０を含む。モータおよび関連電流センサは、コンデンサファン３１０を回すファンモータと、コンデンサファン３１０用のファンモータの電流を測定するファン電流センサ３１２と、蒸発器ファン３３０を回すファンモータと、蒸発器ファン３３０用のファンモータの電流を測定するファン電流センサ３３２と、コンプレッサ３０２を駆動するコンプレッサモータと、コンプレッサ３０２を駆動するコンプレッサモータの電流を測定するコンプレッサ電流センサ３０４とを含む。
【００４２】
[00050]温度センサは、様々な場所で冷蔵システム３００中を流れる空気流の温度をモニタするセンサを含む。温度センサは、サーミスタ、熱電対、または、当技術分野で知られる温度を測定するための任意の適切なデバイスを含み得る。冷蔵システム３００の温度センサは、これらに限定されないが、コンパートメント１２０に入る冷却給気３３４の温度を測定する給気温度センサ３３６、および、蒸発器３２６によって再度冷却されるようにコンパートメント１２０を出る還気３３８の温度を測定する還気温度センサ３４０を含む。
【００４３】
[00051]別のセットのセンサは、冷蔵システム３００を通じて循環する冷媒の温度および／または圧力をモニタする。圧力センサは、圧力トランスデューサ、圧力スイッチ、または、当技術分野で知られる流体圧力を検知するための任意の適切なデバイスを含み得る。冷蔵システム３００の圧力センサは、コンプレッサ３０２の入力における冷媒の圧力を検知する低圧側スイッチ３４２および低圧側トランスデューサ３４４と、コンプレッサ３０２の出力における冷媒の圧力を検知する高圧側トランスデューサ３０６と、コンデンサ３０８の出力における冷媒の圧力を検知する高圧側スイッチ３１４とを含む。低圧側スイッチ３４２は、低圧側の冷媒圧力が１０ｐｓｉｇを下回る場合に冷蔵庫１００をオフにし、高圧側スイッチ３１４は、高圧側の冷媒圧力が３２５ｐｓｉｇを上回る場合に冷蔵庫１００をオフにする。
【００４４】
[00052]コントローラは、冷蔵システム２００の選択モードおよび温度設定点に従って、ＴＥＤサブクーラー３１６の動作を制御することができる。ＴＥＤサブクーラー３１６は、オン／オフ電圧制御波形、可変電圧制御波形またはパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧制御波形を使用して、制御することができる。ＴＥＤサブクーラー３１６に所望の制御された波形を提供するため、ＴＥＤ電源３４８を制御することによって、ＴＥＤサブクーラー３１６に制御された波形を提供することができる。
【００４５】
[00053]冷蔵システム３００は、コンパートメント１２０の温度が通常既に大体所望の温度設定点である場合、または、少なくとも周囲温度よりも所望の温度設定点にかなり近い場合、定常状態動作の間に通常必要とされるよりもかなり短時間でかなり大量に、コンパートメント１２０の内部の温度を引き下げる際に使用することができる。冷蔵システム３００を最初に動作する際、熱負荷は、通常、定常状態の熱負荷より大きい。この大きな熱負荷に対処する際、できる限り迅速にコンパートメント１２０の内部の温度を引き下げるため、ＴＥＤサブクーラー３１６を蒸気サイクルシステムの残りの部分と連動させることができる。ＴＥＤサブクーラー３１６は、液体冷媒の過冷却を増大し、それにより、還気３３８からの熱の除去および冷却給気３３４の冷却における蒸発器３２６の性能を向上する。したがって、蒸気サイクルシステム単独での動作と比べて、冷蔵システム３００の冷却能力が増大し、コンパートメント１２０の内部をより迅速に冷却することができる。コンパートメント１２０が対象温度設定点に達した時点で、ＴＥＤサブクーラー３１６をオフにし、冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムを単独で動作して、コンパートメント１２０の定常状態の熱負荷に対処することができる。
【００４６】
[00054]ＴＥＤサブクーラー３１６と冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムとの併用は、以前の蒸気サイクルシステムを超える利益を提供する。一緒に作動させることで、ＴＥＤサブクーラー３１６と冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムは、以前のシステムと比べて、非常に迅速にコンパートメント１２０の温度を引き下げ、コンパートメント１２０内に収納される食料品および飲料により優れた冷却を効率的に提供する。コンパートメント１２０の温度の初期のプルダウンの大きな熱負荷に対処した時点で、ＴＥＤサブクーラー３１６をオフにし、蒸気サイクルシステムを独立して動作して、電力消費量が低い状態でコンパートメント１２０の温度を維持することができる。
【００４７】
[00055]蒸気サイクルシステムが初期の温度プルダウンの増大された熱負荷要件を満たすように設計された場合、蒸気サイクルシステムコンポーネントのサイズ、重量および電力消費量を増加する必要があろう。そして、これらの特大コンポーネントは、初期のプルダウンの間と定常状態動作の間の両方とも動作する必要があり、それにより、ＴＥＤサブクーラー３１６を含む実施形態と比べて、定常状態の電力消費量が増加することになる。それに加えて、特大コンポーネントは、蒸気サイクルシステムの重量も増加し、したがって、ＴＥＤサブクーラー３１６を含む実施形態と比べてシステムを使用するであろう航空機などの車両の燃料コストを増加することになる。したがって、熱電素子の使用は、ＴＥＤサブクーラー３１６の軽量でコンパクトな設計を促進して、サイズおよび重量をほとんど増加することなく、冷蔵システム３００の冷却能力を増大する。
【００４８】
[00056]図４は、一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー４１０を有する航空機ギャレー冷蔵庫４００の後面斜視断面図を示す。冷蔵庫４００は、図１の冷蔵庫１００の実施形態であり得る。冷蔵庫４００は、ドア４３０を介して冷蔵庫４００の前部からアクセス可能な収納コンパートメント４２０を含み得る。コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー４１０は、冷蔵庫４００の後部の収納コンパートメントの後方かつコンプレッサ４４０の上方に配置することができる。
【００４９】
[00057]図５は、一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０を有する空気冷却庫５００の斜視断面図を示す。空気冷却庫５００は、図３の蒸気サイクル冷蔵システム３００と同様の方法で構成し、動作することができるが、空気冷却庫５００は、１つまたは複数の収納コンパートメントから遠隔設置され、１つまたは複数の空気ダクト（図示せず）を介して１つまたは複数の収納コンパートメントに冷却給気を提供することができることを除く。コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０は、空気冷却庫５００の後端部に配置することができ、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０に隣接してエアフィルタ５１５を設置して、コンデンサの冷却に使用される空気のフィルタ処理を行う。また、空気冷却庫５００は、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０に続く冷媒流路において、図３のサイトグラス３１８に相当するマニホールド冷媒サイトグラス５２０や、図３のフィルタ／乾燥器３２０に相当するフィルタ／乾燥器５２５も含み得る。それに加えて、空気冷却庫５００は、図３の蒸発器３２６に相当する蒸発器アセンブリ５４０と結合された、図３の膨張バルブ３２２に相当する熱膨張バルブ（ＴＥＶ）５３５を収容する蒸発器ハウジング５３０を含み得る。また、蒸発器ハウジング５４０は、蒸発器温度検知サーミスタ５４５および冷媒熱交換器５５０も収容する。冷媒熱交換器５５０は、図３の冷媒熱交換器３４７に相当する。蒸発器ファン（図示せず）は、蒸発器アセンブリ５４０によって空気を冷却し、１つまたは複数の空気ダクト（図示せず）を介して、例えば、航空機ギャレーの冷蔵飲料または食料コンパートメントなどの様々な場所に循環させることができる。
【００５０】
[00058]送風ハウジング５５５は、図３のコンデンサファン３１０と同様の方法でコンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０を通じて空気を循環させる送風モータ５６０を収容することができる。送風モータは、過熱／過電流プロテクタを含み得る。
【００５１】
[00059]コンプレッサ５６５は、空気冷却庫５００の冷媒経路において、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー５１０の前に配置することができる。コンプレッサ５６５は、図３のコンプレッサ３０２に相当する。コンプレッサ５６５は、過熱／過電流プロテクタおよび高圧（ＨＰ）アクセスバルブを含み得る。低圧（ＬＰ）アクセスバルブ５７０は、吸引管５７５に沿って、コンプレッサ５６５への冷媒入口に配置することができる。また、コンプレッサ５６５は、サイトグラス５６７も含み得る。また、空気冷却庫５００は、蒸発器解凍スイッチ５８０、図３の高圧側スイッチ３１４に相当するＨＰスイッチ５８５、および、図３の低圧側スイッチ３４ｄ２に相当するＬＰスイッチ５８７も含み得る。また、空気冷却庫５００は、空気冷却庫５００に電力制御通信を提供するレセプタクル５９０および電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタ５９５を含む電力制御電子機器も含み得る。
【００５２】
[00060]図６は、一実施形態による、統合コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０を有する液体冷却庫６００の斜視断面図を示す。液体冷却庫６００は、図３の蒸気サイクル冷蔵システム３００と同様の方法で構成し、動作することができるが、液体冷却庫６００は、１つまたは複数の収納コンパートメントから遠隔設置され、１つまたは複数の冷却された冷却液体ラインを介して１つまたは複数の収納コンパートメントに冷却された冷却液体を提供することができることを除く。コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０は、液体冷却庫６００の後端部に配置することができ、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０に隣接してエアフィルタ６１５を設置して、コンデンサの冷却に使用される空気のフィルタ処理を行う。エアフィルタ６１５は、バネ仕掛けのプランジャ６０５を使用してエアフィルタ６１５上のカバーを開けることによって、交換可能であり得る。
【００５３】
[00061]また、液体冷却庫６００は、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０に続く冷媒流路において、図３のサイトグラス３１８に相当する冷媒サイトグラス６２０や、図３のフィルタ／乾燥器３２０に相当するフィルタ／乾燥器６２５も含み得る。それに加えて、液体冷却庫６００は、圧力逃しバルブおよびサーミスタを有する蒸発器アセンブリ６４０を含み得る。蒸発器アセンブリ６４０は、冷却剤注入口クイックディスコネクト６４２を介して冷却液体循環システムから冷却液体を受け取り、冷却剤排出口クイックディスコネクト６５２を介して冷却液体循環システムに冷却された冷却液体を流出することができる。サーミスタも含み得る冷媒熱交換器６５０は、蒸発器アセンブリ６４０と結合することができる。冷媒熱交換器６５０は、図３の冷媒熱交換器３４７に相当する。熱膨張バルブ（ＴＥＶ）６３５は、蒸発器アセンブリ６４０と結合することができる。ＴＥＶ  ６３５は、図３の膨張バルブ３２２に相当する。
【００５４】
[00062]送風モータアセンブリ６６０は、エアフィルタ６１５を通じて、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０を通じて、次いで、液体冷却庫６００のエンクロージャを出るように空気を流すことができる。送風モータアセンブリ６６０は、サーミスタおよびヒューズなどの過熱／過電流プロテクタを含み得る。
【００５５】
[00063]コンプレッサ６６５は、液体冷却庫６００の冷媒経路において、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー６１０の前に配置することができる。コンプレッサ６６５は、図３のコンプレッサ３０２に相当する。コンプレッサ６６５は、サーミスタおよびヒューズなどの過熱／過電流プロテクタを含み得る。また、液体冷却庫６００は、図３の低圧側スイッチ３４２および高圧側スイッチ３１４にそれぞれ相当する低圧スイッチ６８０および高圧スイッチ６８５、ならびに、圧力トランスデューサ６９０も含み得る。また、液体冷却庫６００は、サーミスタを有するキャパシタアセンブリ６５５および電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタ６９５を含む電力制御電子機器も含み得る。また、液体冷却庫６００は、図３の高温ガス解凍バルブ３４６に相当する高温ガスバイパスバルブ（ＨＧＢＶ）アセンブリ６３０も含み得る。
【００５６】
[00064]図７は、一実施形態による、統合冷媒コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリ７００を示す。コンデンサおよびＴＥＤサブクーラー４１０、５１０および６１０は、コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリ７００の実施形態であり得る。図７に示されるように、冷媒コンデンサ７１０は、統合冷媒コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリ７００の最も大きな割合を占める可能性があり、その中で冷媒を循環する多くのコイルを含み、ＴＥＤサブクーラー７２０は、統合冷媒コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリ７００の一方の端部に配置することができ、例えば、図３のＴＥＤ電源３４８などのＴＥＤ電源と結合するようにＴＥＤサブクーラー７２０に接続された電線を有する。冷媒が冷媒コンデンサ７１０を通過した後、冷媒管７３０は、冷媒を過冷却するため、ＴＥＤサブクーラー７２０を通じて冷媒を循環させることができる。冷媒コンデンサ７１０およびＴＥＤサブクーラー７２０を、統合冷媒コンデンサおよびＴＥＤサブクーラーアセンブリ７００に統合することで、その組合せは、コンポーネントが物理的に分離される場合より効率的で、軽量で、コスト効率の良いものとなり得る。
【００５７】
[00065]図８は、一実施形態による、ＴＥＤサブクーラーを用いた機械的な蒸気圧縮冷蔵サイクルの圧力エントロピー線図を示す。図８の図は、理想的な蒸気圧縮サイクルプロセスで動作する、図３に示される蒸気サイクル冷蔵システム３００を代表するものであり得る。図８に示されるように、冷媒の状態は、冷媒Ｒ１３４ａの圧力（Ｐは、ポンド／平方インチ絶対圧力の単位［ｐｓｉａ］で示される）とエントロピー（ｈは、英国熱量単位／質量ポンドの単位［Ｂｔｕ／ｌｂｍ］で示される）との関係によって定義されるような冷蔵サイクル内の多くの状態にわたって繰り返される。状態２に始まり、冷媒蒸気は、飽和蒸気線を超える高温高圧の状態３に等エントロピー圧縮される。次いで、圧縮蒸気は、状態３から状態４に等圧凝縮され、周囲への熱廃棄が生じる。
【００５８】
[00066]ＴＥＤサブクーラー（例えば、図３のＴＥＤサブクーラー３１６）をオフにした場合、サイクルにおける次の工程は、状態４から、飽和液体線を下回る低温低圧の状態７への冷媒の断熱絞り（adiabatic throttling）である。最終工程では、冷媒は、低温低圧の状態７から状態１に等圧蒸発し、その周囲からの熱の吸収が生じる。ＴＥＤサブクーラーのないシステムの冷却能力は、次の式、すなわち、ＱｗｉｔｈｏｕｔＴＥＤ＝（ｈ１−ｈ７）・ｍに従って演算され、同式は、システムの冷却能力は、冷媒質量流量に、状態１のエントロピーと状態７のエントロピーとの差を乗算したものであることを示す。
【００５９】
[00067]あるいは、ＴＥＤサブクーラーをオンにした場合、状態４の後の次の工程は、ＴＥＤサブクーラーを使用して、状態４から、飽和液体線を上回る状態５に冷媒をさらに過冷却することである。次いで、飽和液体線を下回る低温低圧の状態６への冷媒の断熱絞りが行われる。最後に、冷媒は、状態６から１に低温低圧で等圧蒸発し、その周囲からの熱の吸収が生じる。ＴＥＤサブクーラーを使用したシステムの冷却能力は、次の式、すなわち、ＱｗｉｔｈｏｕｔＴＥＤ＝（ｈ１−ｈ６）・ｍに従って演算され、同式は、システムの冷却能力は、冷媒質量流量に、状態１のエントロピーと状態６のエントロピーとの差を乗算したものであることを示す。
【００６０】
[00068]図８の圧力エントロピー線図で示されるように、ＴＥＤサブクーラーは、方程式ＱＴＥＤ＝（ｈ７−ｈ６）・ｍに従って、機械的な蒸気圧縮冷蔵サイクルに追加の冷却能力を提供することができる。ＴＥＤサブクーラーに追加エネルギー（電気）を入力するため、冷蔵庫の放出空気に追加熱を追加することができることに留意されたい。次いで、冷蔵サイクルは、ＴＥＤサブクーラーを作動するか否かに応じて、状態４から状態１への進行を伴いながら、連続的に繰り返される。
【００６１】
[00069]図９は、一実施形態による、ＴＥＤサブクーラーを含む蒸気サイクル冷蔵システムを制御する方法を示す。工程９１０では、コントローラ２００による処理のため、冷蔵システム３００内の様々なセンサからのセンサデータが入力される。工程９２０では、コンパートメント１２０の内部の温度と温度設定点との差が閾値より大きいかどうかに関する決定が行われる。閾値は、冷蔵システム３００の始動の間、熱負荷が定常状態よりはるかに大きい場合は、差は閾値を超えるが、定常状態動作の間、冷蔵システム３００の熱負荷が正常の場合は、差は閾値を超えないように設定することができる。例えば、閾値は、約２０度、１０度、５度、４度または２度に設定することができる。本質的には、工程９２０は、冷蔵システム３００の蒸発器３２６が、ＴＥＤサブクーラー３１６によって提供される追加の冷却能力により利益を得るかどうかを決定する。工程９２０からの決定が肯定的である場合は、本方法は工程９３０に進み、工程９３０では、ＴＥＤサブクーラー３１６を冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムと連動させる。そうでない場合は、本方法は工程９４０に進み、工程９４０では、ＴＥＤサブクーラー３１６を作動しない。工程９５０では、冷蔵システム３００の蒸気サイクルシステムは、コントローラ２００によって制御され、冷蔵システム３００の設定モード、工程９１０において入力されたセンサデータおよび工程９２０において行われた決定に従って、コンパートメント１２０内の温度設定点を達成し、維持する。本方法は、工程９１０に戻り、繰り返され、その結果、コンパートメント１２０の温度の初期のプルダウンの間にＴＥＤサブクーラー３１６を作動した後、ＴＥＤサブクーラー３１６はオフにされ、コンパートメント１２０の温度は、ＴＥＤサブクーラー３１６からの追加の支援なしで動作する蒸気サイクルシステムの残りの部分によって維持される。
【００６２】
[00070]本明細書で言及される、刊行物、特許出願および特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれるものとして個別に具体的に示され、本明細書にその全体が記載されているかのように、同じ範囲まで、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６３】
[00071]本発明の原理の理解を容易にする目的のため、図面に示される実施形態を参照し、これらの実施形態の説明に特定の言語を使用してきた。しかし、この特定の言語によって本発明の範囲を制限することは意図されず、本発明は、当業者であれば通常思い付くであろうすべての実施形態を包含すると解釈されたい。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明の例示的な実施形態を限定することを意図しない。
【００６４】
[00072]本明細書に記載される装置は、プロセッサと、プロセッサによって実行されるプログラムデータを格納するためのメモリと、ディスクドライブなどの永久記憶装置と、外部のデバイスとの通信を扱うための通信ポートと、ディスプレイ、キーなどを含むユーザインターフェースデバイスとを含み得る。ソフトウェアモジュールが関与する場合、これらのソフトウェアモジュールは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスクおよび光学データ記憶装置などの非一時的なコンピュータ可読媒体上でプロセッサによって実行可能なプログラム命令またはコンピュータ可読コードとして格納することができる。また、コンピュータ可読記録媒体は、ネットワーク結合コンピュータシステム上で分散することもでき、その結果、コンピュータ可読コードは、分散方式で格納され、実行される。この媒体は、コンピュータによって読み取り、メモリに格納し、プロセッサによって実行することができる。
【００６５】
[00073]また、本明細書の本開示を使用することで、本発明が関係する当業者のプログラマは、本発明を作成し使用するための機能的なプログラム、コードおよびコードセグメントを容易に実装することができる。
【００６６】
[00074]本発明は、機能ブロックコンポーネントおよび様々な処理工程の観点から説明することができる。そのような機能ブロックは、指定の機能を実行するよう構成されたいかなる数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントでも実現することができる。例えば、本発明は、１つまたは複数のマイクロプロセッサまたは他の制御素子の制御の下で様々な機能を実行することができる様々な集積回路コンポーネント（例えば、メモリ素子、処理素子、論理素子、ルックアップテーブルおよび同様のもの）を使用することができる。同様に、本発明の要素がソフトウェアプログラミングまたはソフトウェア要素を使用して実装される場合、本発明は、データ構造、オブジェクト、プロセス、ルーチンまたは他のプログラミング要素の任意の組合せを用いて、様々なアルゴリズムを実装して、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アセンブラまたは同様のものなどのいかなるプログラミングまたはスクリプト言語でも実装することができる。機能的な態様は、１つまたは複数のプロセッサ上で実行するアルゴリズムで実装することができる。その上、本発明は、電子機器構成、信号処理および／または制御、データ処理ならびに同様のもののためのいかなる数の従来の技法も使用することができる。最後に、本明細書に記載されるすべての方法の工程は、本明細書に別段の指示がない限り、または、文脈との別段の明確な矛盾がない限り、任意の適切な順番で実行することができる。
【００６７】
[00075]簡潔にするため、システム（およびシステムの個々の動作コンポーネントのコンポーネント）の従来の電子機器、制御システム、ソフトウェア開発および他の機能的な態様については、詳細に説明されない場合がある。その上、提示される様々な図に示される接続線またはコネクタは、様々な要素間の例示的な機能上の関係および／または物理的もしくは論理的なカップリングを表すことを意図する。多くの代替もしくは追加の機能上の関係、物理的な接続または論理的な接続が実用的デバイスに存在し得ることに留意されたい。「メカニズム」および「要素」という用語は、幅広く使用され、機械的または物理的な実施形態に限定されず、プロセッサと併せてソフトウェアルーチンなどを含み得る。
【００６８】
[00076]本明細書で提供されるいくつかのおよびすべての例または例示的な言語（例えば、「〜など」）の使用は、単に、本発明をより明らかにすることを意図し、別段の請求がない限り、本発明の範囲に対する制限を課さない。当業者であれば、以下の請求項で定義されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および適合が容易に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、本発明の詳細な説明によって定義されるのではなく、以下の請求項によって定義され、範囲内のすべての違いは本発明に含まれるものと解釈されよう。
【００６９】
[00077]要素が「不可欠な（essential）」または「非常に重要な（critical）」ものとして明確に説明されていない限り、いずれのアイテムもコンポーネントも本発明の実践に不可欠なものではない。また、「含む（comprises）」、「含む（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（has）」および「有する（having）」という用語は、本明細書で使用される場合、当技術分野の制限のない用語として読み取るように明確に意図されることも理解されよう。本発明の説明の文脈における（特に、以下の請求項の文脈における）「１つの（a）」、「１つの（an）」、「その、前記（the）」および同様の指示対象の使用は、本明細書に別段の明確な指示がない限り、単数形と複数形の両方を包含するものと解釈されたい。それに加えて、「第１の（first）」、「第２の（second）」などの用語は本明細書では様々な要素の説明に使用することができるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されてはならず、要素同士を区別するためのみに使用されることを理解されたい。その上、本明細書の値の範囲の記述は、本明細書に別段の指示がない限り、単に、その範囲内に収まる別々の各値を個別に言及する簡単な方法としての役割を果たすことを意図し、別々の各値は、それが本明細書で個別に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。
【図１】
0005957081.tif 000002
【図２】
0005957081.tif 000003
【図３】
0005957081.tif 000004
【図４】
0005957081.tif 000005
【図５】
0005957081.tif 000006
【図６】
0005957081.tif 000007
【図７】
0005957081.tif 000008
【図８】
0005957081.tif 000009
【図９】
0005957081.tif 000010