(57)【要約】  多重圧縮機液体冷却器システムのための能力制御アルゴリズムが提供され、排出液体温度設定値を維持するために動作中の圧縮機の速度および数が制御される。冷却器システム内の負荷の増大に応答して、アルゴリズムは、圧縮機を始動すべきか否かを決定し、追加の圧縮機が始動したときに、すべての動作中の圧縮機の動作速度を調節する。複数の圧縮機が動作する冷却器システム内の負荷の減少に応答して、アルゴリズムは、圧縮機の電源を遮断すべきか否かを決定し、圧縮機の電源が遮断されるときに、すべての残りの動作中の圧縮機の動作速度を調節する。
2009515130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各インバータが、複数の圧縮機の対応するモータに電力供給するように構成される、前記複数のインバータを有する可変速度駆動を設けるステップと、
周囲気温を測定するステップと、
周囲気温が第１の所定の温度未満であることに応答して、能力制御プログラムで可変速度駆動を制御するステップと、
周囲気温が第２の所定の温度より高いことに応答して、高周囲気温能力制御プログラムで可変速度駆動を制御するステップと、を含み、
前記高周囲気温能力制御プログラムは、前記能力制御プログラムを上書きするように構成され、高い周囲気温条件で前記冷却器システムの制御の改善を実現する、
複数の圧縮機を有する冷却器システムの能力を制御する方法。
【請求項２】
前記第２の所定の温度は前記第１の所定の温度よりも所定のオフセット温度だけ高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の所定の温度が約９５°Ｆ（約３５℃）以上であり、前記所定のオフセット温度が約１°Ｆ（約０．５６℃）から約１０°Ｆ（約５．６℃）の間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記周囲気温が前記第２の所定の温度から所定のオフセットを引いたものよりも低いことに応答して、前記高周囲気温能力制御プログラムを停止し、前記能力制御プログラムで動作を再開するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高周囲温度能力制御プログラムは、
前記冷却器システムの少なくとも１つの動作条件を監視するステップと、
少なくとも１つの監視する動作条件と、前記複数の圧縮機が非活動状態にあることに基づいて出力能力を提供する決定に応答して、システム始動プロセスを実行するステップと、
少なくとも１つの監視する動作条件に基づいて出力能力を増大させる決定に応答して、システム・ローディング・プロセスを実行するステップと、
少なくとも１つの監視する動作条件に基づいて出力能力を低減する決定に応答して、システム・アンローディング・プロセスを実行するステップと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
システム始動プロセスを実行する前記ステップは、
冷却液体温度が設定値温度にオフセット温度を加えたものより高いか否かを決定するステップと、
冷却液体温度が設定値温度にオフセット温度を加えたものより高い決定に応答して、前記複数の圧縮機を始動のために指定するステップと、
前記複数の圧縮機の各圧縮機が始動することができるか否かを決定するステップと、
始動することができると決定された前記複数の圧縮機の各圧縮機を始動するステップと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の圧縮機の各圧縮機を始動するステップは、対応する圧縮機に関する前記複数のインバータのうちのインバータを所定の周波数で操作するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記所定の周波数が周囲気温に依存する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
システム・ローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
前記複数のインバータの動作周波数が最大インバータ周波数未満であるか否かを決定するステップと、
前記複数のインバータの動作周波数が最大インバータ周波数未満である決定に応答して、前記複数のインバータの動作周波数を所定の周波数量だけ上昇させるステップと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
システム・ローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
現在動作していない前記複数の圧縮機のいずれかの圧縮機が始動することができるか否かを決定するステップと、
始動することのできる、現在動作していない圧縮機が存在しない決定に応答して、前記複数のインバータの動作周波数が最大インバータ周波数未満であるか否かを決定する前記ステップを実行するステップと、
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
システム・ローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
前記複数の圧縮機のうちのいずれかの圧縮機に関する吐出圧力が所定の吐出圧力よりも高いか否かを決定するステップと、
前記周囲気温が所定の周囲温度よりも高いか否かを決定するステップと、
動作することのできる、現在動作していない圧縮機が存在する決定、前記複数の圧縮機のいずれかの圧縮機に対する吐出圧力が所定の吐出圧力よりも高い決定、および前記周囲気温が所定の周囲温度よりも高い決定に応答して、再始動プロセスを開始するステップと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
システム・ローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
前記複数の圧縮機のいずれかの圧縮機に対する吐出圧力が所定の吐出圧力未満である決定、または前記周囲気温が所定の周囲温度未満である決定に応答して、始動することのできる、現在動作していないすべての圧縮機を始動するステップと、
対応する圧縮機に関する前記複数のインバータを所定の周波数で操作するステップと
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の周波数は、前記複数のインバータの動作周波数に、以前の動作中の圧縮機の数を動作すべき圧縮機の数で割った比を掛けたものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
システム・ローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
前記複数のインバータの前記動作周波数が最大インバータ周波数より低くない決定に応答して、現在動作していないすべての圧縮機を始動するステップと、
対応する圧縮機に関する前記複数のインバータを所定の周波数で操作するステップと、
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記所定の周波数は、前記複数のインバータの動作周波数に、以前の動作中の圧縮機の数を以前の動作中の圧縮機の数と始動すべき圧縮機の数の和で割った比を掛けたものである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
システム・アンローディング・プロセスを実行する前記ステップは、前記複数のインバータの動作周波数が最小インバータ周波数よりも高いか否かを決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１７】
システム・アンローディング・プロセスを実行する前記ステップは、前記複数のインバータの動作周波数が最小インバータ周波数よりも高い決定に応答して、前記複数のインバータの動作周波数を所定の周波数量だけ低減するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
システム・アンローディング・プロセスを実行する前記ステップは、
冷却液体温度が所定の時間枠にわたって設定値温度からオフセット温度を引いたものより低いか否かを決定するステップと、
前記複数のインバータの動作周波数が最小インバータ周波数よりも高くない決定、および冷却液体温度が所定の時間枠にわたって設定値温度からオフセット温度を引いたものより低い決定に応答して、前記複数のインバータの動作中のインバータを停止するステップと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記最小インバータ周波数が前記周囲気温に依存する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
対応するモータによって各圧縮機が駆動され、少なくとも１つの冷媒回路に組み込まれ、各冷媒回路が、閉冷媒ループとして接続された、複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機と、コンデンサ構成と、蒸発器構成とを備える、複数の圧縮機と、
前記複数の圧縮機の対応するモータに電力供給し、変換器ステージ、ＤＣリンクステージ、およびインバータステージを含み、前記インバータステージが、ＤＣリンクステージに電気的に並列に接続され、前記複数の圧縮機の対応するモータにそれぞれ電力供給する、複数のインバータを有する可変速度駆動と、
前記可変速度駆動を制御して、事前選択されたシステム能力を前記複数の圧縮機から生成するための制御パネルであって、周囲気温が第１の所定の温度未満であることに応答して、能力制御プログラムで前記可変速度駆動を制御し、前記周囲気温が第２の所定の温度より高いことに応答して、高周囲気温能力制御プログラムで前記可変速度駆動を制御するように構成され、前記高周囲気温能力制御プログラムが、高周囲気温条件での前記冷却器システムの制御の改善を実現するように構成される、制御パネルと、
を備える、多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２１】
前記第２の所定の温度は前記第１の所定の温度よりも所定のオフセット温度だけ高い、請求項２０に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２２】
前記第２の所定の温度が約９５°Ｆ（約３５℃）以上であり、前記所定のオフセット温度が約１°Ｆ（約０．５６℃）から約１０°Ｆ（約５．６℃）の間である、請求項２１に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２３】
前記冷却器システムの少なくとも１つの動作条件を監視する手段をさらに備え、
前記高周囲気温能力制御プログラムは、
少なくとも１つの監視する動作条件に基づいて前記複数の圧縮機での能力調節を決定する手段と、
前記複数の圧縮機を始動するシステム始動プロセスであって、出力能力を増大させる決定に応答して実行されるシステム始動プロセスと、
前記複数の圧縮機の出力能力を増大させ、出力能力を増大させる決定に応答して実行されるシステム・ローディング・プロセスと、
前記複数の圧縮機の出力能力を低減し、出力能力を低減する決定に応答して実行されるシステム・アンローディング・プロセスと、
を含む、請求項２０に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２４】
前記システム始動プロセスは、前記複数のインバータに関する所定の始動周波数を含み、前記所定の始動周波数が前記周囲気温に基づく、請求項２３に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２５】
前記システム・ローディング・プロセスは、前記複数の圧縮機を再始動する再始動プロセスを含み、前記再始動プロセスが、始動することのできる、現在動作していない圧縮機が存在する決定、前記複数の圧縮機のいずれかの圧縮機に対する吐出圧力が所定の吐出圧力よりも高い決定、および前記周囲気温が所定の周囲温度よりも高い決定に応答して実行される、請求項２３に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２６】
前記システム・アンローディング・プロセスは、前記複数の圧縮機を停止するシャットダウンプロセスを含み、前記シャットダウンプロセスが、前記複数のインバータの動作周波数が最小インバータ周波数よりも高くない決定、および冷却液体温度が所定の時間枠にわたって設定値温度からオフセット温度を引いたものよりも低い決定に応答して実行される、請求項２３に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【請求項２７】
前記複数のインバータは最小動作周波数を有し、前記最小動作周波数が前記周囲気温に基づく、請求項２０に記載の多重圧縮機冷却器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に冷却器システムの能力を制御することに関する。より詳細には、本発明は、高周囲気温条件の間に多重圧縮機冷却器システムの能力を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００５年１１月３日出願の米国特許仮出願第６０／７３３００４号の利典を主張するものであり、２００４年４月１２出願の出願第１０／８２２４９２号の一部継続出願である。
【０００３】
多くの液体冷却器または冷凍応用例は、複数の圧縮機、すなわち２つ以上の圧縮機を、１つまたは複数の対応する冷媒回路内で使用する。複数の圧縮機の使用についての１つの目的は、単一の圧縮機を操作することでは得られない、冷却器システムの能力の向上を得ることである。さらに、複数の圧縮機の使用は、圧縮機が故障し、もはや冷却能力を提供することができない場合に、１つまたは複数の圧縮機に依然として低いレベルの冷却能力を提供させることにより、システム全体の信頼性の改善を実現することができる。
【０００４】
システム位置のＡＣパワーグリッドから冷却器システムの圧縮機モータに直接的に電源供給することができ、その結果として、圧縮機が単一の速度のみで動作することになる。あるいは、圧縮機モータは、システムパワーグリッドとモータの間に挿入された可変速度駆動を使用して、可変周波数および可変電圧の電力をモータに供給することもでき、その結果として、圧縮機はいくつかの異なる速度で動作することができる。モータの可変速度動作は、各圧縮機モータについて対応する可変速度駆動を設けることによって得ることができ、または圧縮機モータのすべてを並列に可変速度駆動のインバータ出力に接続することによって得ることができる。各圧縮機について別々の可変速度駆動を使用することの１つの欠点は、冷却器システム全体のコストが高くなることである。というのは、所与の累積出力定格を有する複数の駆動は、同じ出力パワー定格の単一の駆動よりもコストが高いからである。圧縮機モータを並列に可変速度駆動の単一のインバータ出力に接続することの欠点は、モータのうちの１つの障害または故障が可変速度駆動を動作不能にする可能性があり、したがって可変速度駆動に接続された他のモータが冷却器システム上の残りの圧縮機を操作することを妨げる可能性があることである。可変速度駆動に接続された他のモータのこの動作不能が、冗長圧縮機の機能を挫折させる。というのは、モータおよび可変速度駆動の動作不能の結果として、すべての圧縮機が動作不能となるからである。
【０００５】
ＡＣパワーグリッドによって電源供給される圧縮機モータに関する対応する制御は比較的単純であり、主にモータの始動および停止を含む。可変速度駆動圧縮機モータに関する対応する制御はずっと複雑であり、システム条件に基づいて各圧縮機モータ（および圧縮機）についての適切な速度を求めることを含む。
【０００６】
複数の圧縮機に関する制御の一タイプは、所望のシステム負荷を得るために圧縮機の順次的な係合および分離を含む。この制御プロセスは通常は、増大するシステム要求を満たすように１つの圧縮機を開始すること、およびその後で、システム要求が満たされるまで追加の圧縮機を追加することを含む。次いで、システム要求の減少に応答して、圧縮機が同様にシャットダウンまたはアンロードされる。このタイプの制御の一例が、米国特許第６４９９５０４号（’５０４特許）に見られる。’５０４特許は、システム圧力とシステムの体積流量能力の両方に応答して動作する圧縮機制御システムを対象とする。具体的には、実際の圧力および圧縮機システムの体積流量能力を感知した後に、圧縮機が圧縮機システムからロードまたはアンロードされる。
【０００７】
複数の圧縮機についての別のタイプの制御プロセスは、システム条件に基づいてリード圧縮機についての動作構成を決定し、次いで追加の制御命令を使用して１つまたは複数のラグ圧縮機を制御し、リード圧縮機の出力を整合させることを含む。このタイプの制御の一例が、米国特許第５３４３３８４号（’３８４特許）に見られる。’３８４特許は、類似の動作点で複数の圧縮機を操作する制御システムおよび方法を対象とする。マイクロコントローラは、システム圧力を所望の圧力と継続的に比較し、まずリード圧縮機の入口弁の位置、次いでリード圧縮機のバイパス弁の位置の上方または下方への対応する調節を引き起こし、その結果、こうした変更をＣＥＭプログラムによってシステム内の残り圧縮機に渡すことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、冷却器システム内の排出冷媒液体温度設定値を維持するために圧縮機の動作速度と動作中の圧縮機の数の両方を制御することによって多重圧縮機冷却器システムの能力を制御するシステムおよび方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、多重圧縮機冷却器システムの能力を制御する方法を対象とする。この方法は、複数のインバータを有する可変速度駆動を設けるステップを含む。各インバータは、多重圧縮機冷却器システムの対応する圧縮機モータに電力供給するように構成される。この方法はまた、多重圧縮機冷却器システムの少なくとも１つの動作条件を監視するステップと、少なくとも１つの監視した動作条件に応答して、多重圧縮機冷却器システムの出力能力を増大させるか否かを決定するステップと、出力能力を増大させる決定に応答して、複数のインバータの動作構成を調節して多重圧縮機冷却器システムの出力能力を増大させるステップとを含む。この方法は、少なくとも１つの監視した動作条件に応答して、多重圧縮機冷却器システムの出力能力を低減させるか否かを決定するステップと、出力能力を低減させる決定に応答して、複数のインバータの動作構成を調節して多重圧縮機冷却器システムの出力能力を低減させるステップとをさらに含む。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、複数の圧縮機を有する多重圧縮機冷却器システムを対象とする。複数の圧縮機のうちの各圧縮機は、対応するモータによって駆動されており、複数の圧縮機は、少なくとも１つの冷媒回路に組み込まれる。各冷媒回路は、閉冷媒ループとして接続された、複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機と、コンデンサ構成と、蒸発器構成とを含む。多重圧縮機冷却器システムはまた、複数の圧縮機の対応するモータに電力供給する可変速度駆動を有する。可変速度駆動は、変換器ステージ、ＤＣリンクステージ、およびインバータステージを含む。インバータステージは、ＤＣリンクステージにそれぞれ電気的に並列に接続され、複数の圧縮機の対応するモータにそれぞれ電源供給する複数のインバータを有する。多重圧縮機冷却器システムは、可変速度駆動を制御して、事前選択されたシステム能力を複数の圧縮機から生成するための制御パネルをさらに有する。制御パネルは、複数のインバータのうちのいくつかのインバータを可変速度駆動で動作するように決定するように構成され、可変速度駆動での複数のインバータのうちのそのいくつかの動作インバータに関する動作周波数を決定し、事前選択されたシステム能力を複数の圧縮機から生成するように構成される。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、多重圧縮機冷却器システムに関する能力制御方法を対象とする。この方法は、複数のインバータを有する可変速度駆動を設けるステップを含む。各インバータは、事前選択された出力周波数で多重圧縮機冷却器システムの対応する圧縮機モータに電力供給するように構成される。この方法はまた、多重圧縮機冷却器システムの少なくとも１つの動作条件を監視するステップと、少なくとも１つの監視した動作条件に応答して、多重圧縮機冷却器システム内の能力を増大させるか否かを決定するステップと、能力を増大させる決定に応答して、多重圧縮機冷却器システム内の能力の増大を生成するように複数のインバータを構成するステップとを含む。能力の増大を生成するように複数のインバータを構成するステップは、多重圧縮機冷却器システムの追加の圧縮機モータを始動させるために複数のインバータの追加のインバータを動作可能にするか否かを決定し、追加のインバータを動作可能にする決定に応答して、複数のインバータの追加のインバータを動作可能にし、複数のインバータの各動作インバータの事前選択された出力周波数を調節することを含む。この方法は、少なくとも１つの監視した動作条件に応答して、多重圧縮機冷却器システム内の能力を低減するか否かを決定するステップと、能力を低減する決定に応答して、多重圧縮機冷却器システム内の能力の低減を生成するように複数のインバータを構成するステップとをさらに含む。能力の低減を生成するように複数のインバータを構成するステップは、多重圧縮機冷却器システムの圧縮機モータを停止するために複数のインバータの動作インバータを動作不能にするか否かを決定し、動作インバータを動作不能にする決定に応答して、複数のインバータのうちの動作インバータを動作不能にし、複数のインバータのうちの各動作インバータの事前選択された出力周波数を低減することを含む。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態は、複数の圧縮機を有する冷却器システムの能力を制御する方法を対象とする。この方法は、複数のインバータを有する可変速度駆動を設けるステップを含む。各インバータは、複数の圧縮機の対応するモータに電力供給するように構成される。この方法はまた、周囲気温を測定し、周囲気温が第１の所定の温度未満であることに応答して、能力制御プログラムで可変速度駆動を制御し、周囲気温が第２の所定の温度より高いことに応答して、高周囲気温能力制御プログラムで可変速度駆動を制御することを含む。高周囲気温能力制御プログラムは、能力制御プログラムを上書きするように、そして高い周囲気温条件での冷却器システムの制御の改善を実現するように構成されている。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態は、多重圧縮機冷却器システムを対象とする。冷却器システムは、複数の圧縮機と、複数の圧縮機の対応するモータに電力供給するための可変速度駆動と、可変速度駆動を制御して、事前選択されたシステム能力を複数の圧縮機から生成するための制御パネルとを含む。複数の圧縮機の各圧縮機は対応するモータによって駆動され、複数の圧縮機は少なくとも１つの冷媒回路に組み込まれる。各冷媒回路は、閉冷媒ループとして接続された、複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機と、コンデンサ構成と、蒸発器構成とを含む。可変速度駆動は、変換器ステージ、ＤＣリンクステージ、およびインバータステージを含む。インバータステージは、ＤＣリンクステージにそれぞれ電気的に並列に接続され、複数の圧縮機の対応するモータにそれぞれ電源供給する複数のインバータを有する。制御パネルは、周囲気温が第１の所定の温度未満であることに応答して、能力制御プログラムで可変速度駆動を制御し、周囲気温が第２の所定の温度より高いことに応答して、高周囲気温能力制御プログラムで可変速度駆動を制御するように構成される。高周囲気温能力制御プログラムは、高い周囲気温条件での冷却器システムの制御の改善を実現するように構成される。
【００１４】
本発明の一利点は、圧縮機の最適な制御が実現されると共に圧縮機サイクリングが削減されることである。
本発明の別の利点は、所与の負荷条件を満たすために可能な限り多くの圧縮機を操作することによってシステム効率が改善されることである。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と共に行われる、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
可能なときはいつでも、同一または同様の部分を参照するために図面全体を通して同一の参照番号が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明と共に使用することのできる応用例を一般的に示す。ＡＣ電源１０２は、複数のモータ１０６に電源供給する可変速度駆動（ＶＳＤ）１０４を供給する。モータ１０６は、冷凍または冷却器システムで使用することのできる対応する圧縮機を駆動するのに使用されることが好ましい。制御パネル１１０を使用してＶＳＤ１０４の動作を制御することができ、かつ制御パネル１１０は、モータ１０６および圧縮機の動作を監視および／または制御することができる。
【００１７】
ＡＣ電源１０２は、単相または多相（例えば３相）、固定電圧、かつ固定周波数のＡＣ電力を、サイトに存在するＡＣパワーグリッドまたは配電系統からＶＳＤ１０４に供給する。ＡＣ電源１０２は、対応するＡＣパワーグリッドに応じて、線周波数５０Ｈｚまたは６０ＨｚのＡＣ電圧または線電圧２００Ｖ、２３０Ｖ、３８０Ｖ、４６０Ｖ、または６００ＶをＶＳＤ１０４に供給することができることが好ましい。
【００１８】
ＶＳＤ１０４は、ＡＣ電源１０２から特定の固定線電圧および固定線周波数を有するＡＣ電力を受け、所望の電圧および所望の周波数で各モータ１０６にＡＣ電力を供給し、所望の電圧と所望の周波数はどちらも、特定の要件を満たすために変更することができる。好ましくは、ＶＳＤ１０４は、各モータ１０６の定格電圧および周波数よりも高い電圧および周波数ならびに低い電圧および周波数を有することのできるＡＣ電力を各モータ１０６に供給することができる。別の実施形態では、ＶＳＤ１０４はやはり、各モータ１０６の定格周波数よりも高い周波数および低い周波数を供給することができるが、定格電圧以下の電圧のみを供給することができる。
【００１９】
モータ１０６は、可変速度で動作することのできる誘導モータであることが好ましい。誘導モータは、２極、４極、または６極を含む任意の適切な極構成を有することができる。しかし、可変速度で動作することのできる任意の適切なモータを本発明と共に使用することができる。
【００２０】
図２は、ＶＳＤ１０４の一実施形態での構成要素の一部の略図である。ＶＳＤ１０４は、変換器または整流器ステージ２０２、ＤＣリンクステージ２０４、および複数のインバータ２０６を有する出力ステージの３つのステージを有することができる。変換器２０２は、ＡＣ電源１０２からの固定線周波数、固定線電圧のＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。変換器２０２は、シリコン制御整流器を使用するときにはゲーティング、またはダイオードを使用するときには順方向バイアスがかけられることのどちらかによってのみオンすることのできる電子スイッチから構成される整流器構成でよい。あるいは、変換器２０２は、オンとオフのどちらにもゲーティングすることのできる電子スイッチから構成される変換器構成でよく、制御ＤＣ電圧を生成し、望むなら、正弦波に見える入力電流信号を形成する。変換器２０２の変換器構成は、ＡＣ電力をＤＣ電力に整流することができるだけでなく、ＤＣ電力レベルを特定の値に制御することもできる点で、整流器構成に勝る追加のレベルの柔軟性を有する。本発明の一実施形態では、ダイオードおよびシリコン制御整流器（ＳＣＲ）が変換器２０２に高電流サージ能力および低故障率を提供することができる。別の実施形態では、変換器２０２は、ＶＳＤ１０４の入力電圧よりも高いＶＳＤ１０４からの出力電圧を得るために、ブーストＤＣ／ＤＣ変換器またはパルス幅変調ブースト整流器に結合されたダイオードまたはサイリスタ整流器を使用して、ブーストＤＣ電圧をＤＣリンク２０４に供給することができる。
【００２１】
ＤＣリンク２０４は、変換器２０２からのＤＣ電力をフィルタし、エネルギー蓄積構成要素を提供する。ＤＣリンク２０４は、高信頼性率および非常に低い故障率を示す受動デバイスであるコンデンサおよびインダクタから構成することができる。最後に、インバータ２０６がＤＣリンク２０４に対して並列に接続され、各インバータ２０６は、ＤＣリンク２０４からのＤＣ電力を、対応するモータ１０６のための可変周波数、可変電圧のＡＣ電力に変換する。インバータ２０６は、ダイオードが並列に接続されたパワートランジスタまたは集積バイポーラ・パワー・トランジスタ（ＩＧＢＴ）電源スイッチを含むことのできるパワーモジュールである。さらに、ＶＳＤ１０４のインバータ２０６がモータ１０６に適切な出力電圧および周波数を供給することができる限り、ＶＳＤ１０４は、上記で論じ、図２に示したのとは異なる構成要素を組み込むことができることを理解されたい。
【００２２】
ＶＳＤ１０４によって電力供給される各モータ１０６について、対応するインバータ２０６がＶＳＤ１０４の出力ステージに存在する。ＶＳＤ１０４によって電力供給することのできるモータ１０６の数は、ＶＳＤ１０４に組み込まれるインバータ２０６の数に依存する。好ましい実施形態では、ＤＣリンク２０４に並列に接続され、対応するモータ１０６に電力供給するのに使用される、ＶＳＤ１０４に組み込まれる２つまたは３つのインバータ２０６が存在することができる。ＶＳＤ１０４が２つから３つのインバータ２０６を有することが好ましいが、ＤＣリンク２０４が各インバータ２０６に適切なＤＣ電圧を供給および維持することができる限りは、４つ以上のインバータ２０６を使用することができることを理解されたい。
【００２３】
好ましい実施形態では、以下でより詳細に論じるように、インバータ２０６は制御システムによって一緒に制御され、それによって各インバータ２０６は、インバータ２０６に供給される共通制御信号または制御命令に基づいて、対応するモータに同一の所望の電圧および周波数のＡＣ電力を供給する。インバータ２０６の制御は、制御パネル１１０、または制御システムを組み込む他の適切な制御装置によって行うことができる。
【００２４】
ＶＳＤ１０４は、モータ１０６の始動中に大きな突入電流がモータ１０６に達するのを防止することができる。さらに、ＶＳＤ１０４のインバータ２０６は、力率約１を有する電力をＡＣ電源１０２に供給することができる。最後に、モータ１０６が受ける入力電圧と入力周波数のどちらもＶＳＤ１０４が調節できることにより、異なる電源に対してモータ１０６を変更する必要なしに、ＶＳＤ１０４を備えるシステムを様々な外国および国内のパワーグリッド上で動作させることが可能となる。
【００２５】
図３は、冷凍システムに組み込まれる本発明の一実施形態の全体を示す。図３に示すように、ＨＶＡＣ、冷凍または液体冷却器システム３００は、対応する冷媒回路に組み込まれた２つの圧縮機を有するが、システム３００は、所望のシステム負荷を実現するために１つの冷媒回路、または３つ以上の冷媒回路を有することができ、対応する冷媒回路に対して複数の圧縮機を有することができることを理解されたい。システム３００は、第１の圧縮機３０２、第２の圧縮機３０３、コンデンサ構成３０８、膨張装置、水冷却器または蒸発器構成３１０、および制御パネル１１０を含む。制御パネル１１０は、冷凍システム３００の動作を制御するために、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、およびインターフェースボードを含むことができる。制御パネル１１０は、ＶＳＤ１０４、モータ１０６、ならびに圧縮機３０２および３０３の動作を制御するのに使用することもできる。従来型ＨＶＡＣ、冷凍または液体冷却器システム３００は、図３に図示されない他の多くの機能を含む。こうした機能は、例示を簡単にする目的で図面を単純化するために意図的に省略している。
【００２６】
圧縮機３０２および３０３は、冷媒蒸気を圧縮し、それをコンデンサ３０８に送達する。好ましくは、圧縮機３０２および３０３は別々の冷凍回路に接続され、すなわち、圧縮機３０２および３０３による冷媒出力は混合されず、圧縮機３０２および３０３に再進入して別のサイクルを開始する前に、システム３００を通じて別々の回路内を移動する。好ましくは、別々の冷凍回路は、対応する熱交換のために単一のコンデンサ筐体３０８および単一の蒸発器筐体３１０を使用する。コンデンサ筐体３０８および蒸発器筐体３１０は、対応する筐体内の仕切りまたは他の分割手段によって、または別々のコイル構成で別々の冷媒回路を維持する。本発明の別の実施形態では、圧縮機３０２および３０３による冷却出力を、圧縮機３０２および３０３に再進入するために分離される前にシステム３００を通じて移動するように単一の冷媒回路に組み合わせることができる。
【００２７】
圧縮機３０２および３０３は、スクリュー圧縮機または遠心圧縮機であることが好ましいが、圧縮機は、往復圧縮機、スクロール圧縮機、回転圧縮機、または他のタイプの圧縮機を含む任意の適切なタイプの圧縮機でよい。圧縮機３０２および３０３の出力能力は、圧縮機３０２および３０３の動作速度に基づくことができ、その動作速度は、ＶＳＤ１０４のインバータ２０６によって駆動されるモータ１０６の出力速度に依存する。コンデンサ３０８に送達される冷媒蒸気は、流体、例えば空気または水との熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果として、冷媒液体への相変化を受ける。コンデンサ３０８からの凝縮液体冷媒は、対応する膨張装置を通じて蒸発器３１０に流れる。
【００２８】
蒸発器３１０は、冷却負荷の供給管および戻り管のための接続を含むことができる。好ましくは水であるが、任意の他の適切な第２液体、例えばエチレングリコール、塩化カルシウムブライン、または塩化ナトリウムブラインでよい第２液体は、戻り管を介して蒸発器３１０に移動し、供給管を介して蒸発器３１０を退出する。蒸発器３１０内の液体冷媒は第２液体との熱交換関係に入り、第２液体の温度を冷却する。蒸発器３１０内の冷媒液体は、第２液体との熱交換関係の結果として、冷媒蒸気への相変化を受ける。次いで、蒸発器３１０内の蒸気冷媒は圧縮機３０２および３０３に戻り、サイクルが完了する。コンデンサ３０４および蒸発器３０６で冷媒の適切な相変化が得られることを条件として、システム３００ではコンデンサ３０８および蒸発器３１０の任意の適切な構成を使用することができることを理解されたい。
【００２９】
好ましくは、制御パネル、マイクロプロセッサ、またはコントローラ１１０は、制御信号をＶＳＤ１０４に供給することができ、ＶＳＤ１０４の動作、具体的にはインバータ２０６の動作を制御し、ＶＳＤ１０４についての最適な動作設定を実現する。以下により詳細に論ずるように、制御パネル１１０は、モータ１０６の所望の動作速度および圧縮機３０２および３０３の所望の能力を得るために、圧縮機３０２および３０３に対する負荷条件の増大または減少に応答して、ＶＳＤ１０４のインバータ２０６の出力電圧および／または周波数を増大または減少させることができる。
【００３０】
制御パネル１１０は、制御アルゴリズムまたはソフトウェアを実行して、システム１００の動作を制御し、ＶＳＤ１０４のインバータ２０６に関する動作構成を決定および実装し、システム１００に対する特定の出力能力要件に応答して圧縮機１０２および１０４の能力を制御する。一実施形態では、制御アルゴリズムは、制御パネル１１０の不揮発性メモリに格納されたコンピュータプログラムまたはソフトウェアでよく、制御パネル１１０のマイクロプロセッサによって実行可能な一連の命令を含むことができる。制御アルゴリズムがコンピュータプログラムで具体化され、マイクロプロセッサによって実行されることが好ましいが、デジタルおよび／またはアナログハードウェアを使用して制御アルゴリズムを当業者によって実装および実行できることを理解されたい。制御アルゴリズムを実行するのにハードウェアが使用される場合、制御パネル１１０の対応する構成を変更して、必要な構成要素を組み込み、もはや必要ではない可能性がある任意の構成要素を除去することができる。
【００３１】
図４は、本発明の基本的能力制御プロセスを示す。プロセスは、ステップ４０２で、圧縮機および対応する冷却器システムの現動作条件を監視することで開始する。１つまたは複数のセンサまたは他の適切な監視装置が冷却器システム内に配置され、冷却器システムの１つまたは複数の動作条件が監視される。センサは、測定されたシステムパラメータに対応する制御パネル１１０に信号を供給する。冷却器システムの測定されたシステムパラメータは、冷媒温度、冷媒圧力、冷媒流量、蒸発器からの排出冷媒液体温度、または任意の他の適切なパラメータなどの、測定することのできる任意の適切な冷却器システムパラメータに対応することができる。
【００３２】
ステップ４０２で得られた、監視されたシステム条件に基づいて、次いで制御プロセスは、ステップ４０４で、初期システム始動が必要であるか否かを決定する。初期システム始動は、システムを非活動状態またはシャットダウン状態から活動状態または動作状態に遷移させるための１つまたは複数の圧縮機の始動を含む。初期システム始動が必要であると決定された場合、制御は、図５に示し、以下でより詳細に説明する始動制御プロセスに渡される。初期システム始動が、通常は１つまたは複数の圧縮機が以前に始動しているために不要である場合、制御プロセスはステップ４０６に移り、システムローディングまたはシステム能力の向上が必要であるか否かを決定する。
【００３３】
ステップ４０２での監視されたシステム条件に基づく追加のシステム能力の必要に応答してシステムローディングが必要であると制御プロセスが決定した場合、制御プロセスは、図６に示し、以下でより詳細に説明するシステム・ローディング・プロセスに進み、システム能力を増大させるために圧縮機に対する負荷を増大させる。システムローディングが不要である場合、制御プロセスはステップ４０８に進み、システムアンローディングまたはシステム能力の低減が必要であるか否かを決定する。
【００３４】
ステップ４０２での監視されたシステム条件に基づくシステム能力の必要の減少に応答してシステムアンローディングが必要であると制御プロセスが決定した場合、制御プロセスは、図７に示し、以下でより詳細に説明するシステム・アンローディング・プロセスに進み、システム能力を低減するために圧縮機に対する負荷を低減する。システムアンローディングが不要である場合、制御プロセスはステップ４０２に戻り、プロセスを反復する。
【００３５】
図４の基本的制御プロセスはファジィ論理制御技法を使用することが好ましいが、冷却器システムの圧縮機をいつ始動するか、冷却器システムの能力をいつ増大させるか、および冷却器システムの能力をいつ低減するかを決定するための任意の適切な制御技法を使用することができる。好ましくは、図５、６、および７の制御プロセスは、上記の決定のうちの１つが図４の基本的制御プロセスで行われることに応答する冷却器システムに関する制御プロセスを対象とする。
【００３６】
図５は、本発明のための始動制御プロセスを示す。始動制御プロセスは、システムを非活動状態またはシャットダウン状態から活動状態または動作状態に遷移させるための１つまたは複数の圧縮機の始動を含む。プロセスは、ステップ５０２で、圧縮機のすべてがオフ、非活動、またはシャットダウンされているか否かを決定することによって開始する。ステップ５０２で圧縮機のうちの１つが活動または動作している場合、圧縮機のうちの１つまたは複数が動作しているために始動プロセスが不要であるので、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。次に、ステップ５０２ですべての圧縮機が非活動またはオフである、すなわち圧縮機が動作していないと決定した後、始動制御プロセスは、蒸発器からの排出冷媒液体温度（ＬＣＨＬＴ）が設定値温度に所定のオフセットまたは制御範囲を加えたものよりも大きいか否かを決定する。所定のオフセットは、設定値温度、すなわち所望のＬＣＨＬＴの周りの制御領域を与え、システム条件の非常にわずかな変化に応答する、冷却器システムに対する頻繁な調節を防止する。
【００３７】
所定の設定値温度および所定のオフセットは、ユーザによってプログラム可能または設定することができることが好ましいが、所定の設定値温度および所定のオフセットをシステムに事前プログラムすることもできることを理解されたい。所定の設定値温度は、蒸発器内で冷却すべき特定の液体に応じて、約１０°Ｆ（約−１２．２℃）から約６０°Ｆ（約１５．６℃）の間で変化することができる。所定の設定値温度は、水を冷却すべきであるときは約４０°Ｆ（約４．４℃）から約５５°Ｆ（約１２．８℃）の間であることが好ましく、グリコール混合物を冷却すべきであるときは、約１５°Ｆ（約−９．４℃）から約５５°Ｆ（約１２．８℃）の間であることが好ましい。所定のオフセットは、約±１°Ｆ（約±０．５６℃）から約±５°Ｆ（±２．７８℃）の間で変化することができ、好ましくは約±１．５°Ｆ（約±０．８３℃）から約±２．５°Ｆ（約±１．３９℃）の間である。
【００３８】
ステップ５０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高い場合、ステップ５０６で、始動すべき圧縮機の数が求められる。始動する圧縮機の数を任意の適切な技法によって求めることができ、通常は、ＬＣＨＬＴやＬＣＨＬＴの変化率などの特定のシステム特徴またはパラメータに応答して求められる。ステップ５０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高くない場合、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。始動する圧縮機の数が求められた後、ステップ５０８で、圧縮機が試験され、圧縮機を始動または動作させることができるか否かが決定される。ステップ５０８では、制御パネル１１０は、圧縮機の始動を防止する内部圧縮機制御または信号に基づいて（例えば、「ｎｏ  ｒｕｎ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｖｅ」信号が存在する、圧縮機に障害が生じた、または圧縮機がロックアウトされている）、またはシステム内の問題または制限に関する他のシステム制御または信号に基づいて（例えば、システムスイッチがオフにされた、システムに障害が生じた、システムがロックアウトされた、またはシステム・アンチリサイクル・タイマがアクティブである）、圧縮機が始動または動作することができないか否か、あるいは動作不能であるか否かを決定できることが好ましい。ステップ５０８ですべての圧縮機を始動することができない場合、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。始動すべきすべての圧縮機が始動および動作することができると決定されると、ステップ５１０で圧縮機が始動され、ＶＳＤによって出力される最小周波数に対応する周波数で動作する。圧縮機動作のためにＶＳＤによって出力される最小周波数は、１５Ｈｚから７５Ｈｚまで変化することができ、好ましくは４０Ｈｚである。ＶＳＤは、圧縮機動作のために必要な最小周波数出力未満の最小周波数出力を供給できることを理解されたい。ステップ５１０で圧縮機が始動した後、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、再びプロセスを開始してシステム条件を監視する。
【００３９】
図６は、本発明のためのシステムローディング制御プロセスを示す。システムローディング制御プロセスは、システムに対する負荷または要求の増大に応答して圧縮機の出力能力を増大させるために、システムに対する負荷または要求の増大、または圧縮機に電力供給するＶＳＤからの出力周波数の上昇に応答して、１つまたは複数の圧縮機を活動化または始動することを含む。プロセスは、ステップ６０２で、負荷タイマまたはカウンタがそのカウントを完了したか否かを決定することによって開始する。本発明の一実施形態では、負荷タイマが２秒に設定されることが好ましい。しかし、負荷タイマに対して任意の適切な時間間隔を使用することができる。負荷タイマがそのカウントを完了していない場合、システムは、圧縮機のいずれもロードせず、図４のステップ４０２に戻り、負荷タイマが終了し、またはシステム条件が変化するまで、システム条件をさらに監視する。負荷タイマは、新しい圧縮機を始動した前の制御命令、または圧縮機およびそのそれぞれのモータに電力供給するＶＳＤの出力周波数を上昇させた前の制御命令に応答するための十分な時間をシステムに与えるために使用される。
【００４０】
負荷タイマがそのカウントを完了した後、次いでシステムローディング制御プロセスは、ステップ６０４で、現在動作していない、動作することのできる圧縮機が存在するか否かを決定する。現在動作していない圧縮機が存在する場合、ステップ６０６で、ＶＳＤの出力周波数、すなわち圧縮機の動作周波数が、停止周波数に所定のオフセット周波数を加えたものと比較される。停止周波数は、上記で論じたＶＳＤ最小周波数出力に、動作中の圧縮機の数に１を加えたものを動作中の圧縮機の数で割った比を掛けたものとして計算されることが好ましい。所定のオフセット周波数は、約０Ｈｚから約５０Ｈｚの間で変化することができ、好ましくは約５Ｈｚから約１０Ｈｚの間である。ＶＳＤ出力周波数と、停止周波数にオフセット周波数を加えたものとの比較は、別の圧縮機を始動させることが適切であるか否かを決定するのに使用される。停止周波数へのオフセット周波数の追加は、圧縮機を始動させる条件、すなわち停止周波数であることを単に満たすことだけによって圧縮機を始動し、次いで、圧縮機が最小周波数で動作中であるために、システムに対する負荷または要求の減少、すなわちアンロードする呼出しに応答して圧縮機をシャットオフしなければならなくなることを防止するのに使用される。停止周波数に対するオフセットの追加は、追加の圧縮機が始動した後に、圧縮機を最小周波数より高い周波数で動作させるために使用され、したがって圧縮機のシャットダウンが必要となる前にＶＳＤの出力周波数を低減することにより、圧縮機をアンロードするための余裕がある。
【００４１】
ステップ６０６で、ＶＳＤ出力周波数が停止周波数にオフセットを加えたものよりも高いと決定した後に、ステップ６０８で、別の圧縮機が始動し、開始周波数で動作中の圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。開始周波数は、圧縮機を始動する前のＶＳＤ出力周波数に、動作中の圧縮機の数（始動すべきものを含む）から１を引いたものを動作中の圧縮機の数（始動すべきものを含む）で割った比を掛けたものとして計算されることが好ましい。圧縮機が始動し、開始周波数まで加速された後は、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００４２】
ステップ６０４に戻ると、すべての圧縮機が現在動作中である場合、ステップ６１０で、圧縮機に電力供給するＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満であるか否かが決定される。ＶＳＤ最大出力周波数は、１２０Ｈｚから３００Ｈｚの間で変化することができ、好ましくは２００Ｈｚである。しかし、ＶＳＤは任意の適切な最大出力周波数を有することができることを理解されたい。ＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数に等しい場合、システムで追加の能力を生成することができないので、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。しかし、ＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満である場合、ステップ６１２で、圧縮機およびその対応する冷媒回路がチェックまたは評価され、アンロード限界に近づいているか否かが決定される。アンロード限界は、ある所定のパラメータまたは条件が存在するときに、圧縮機をアンローディングすることによって圧縮機および対応する冷媒回路への損傷を防止するのに使用される。
【００４３】
圧縮機または対応する冷媒回路のいずれもアンロード限界に近づいていない場合、ステップ６１６で、現出力周波数に所定の増分量を加えたものに等しい上昇後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。所定の増分量は約０．１Ｈｚから約２５Ｈｚの間でよく、好ましくは約１．５Ｈｚから約１Ｈｚの間である。所定の増分量は、ファジィ論理コントローラまたは制御技法によって計算することができることが好ましいが、任意の適切なコントローラまたは制御技法、例えばＰＩＤ制御を使用することができる。上昇後ＶＳＤ出力周波数を最大ＶＳＤ出力周波数まで上昇させることができる。圧縮機が上昇後ＶＳＤ出力周波数まで加速された後は、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。ステップ６１２に戻ると、１つまたは複数の圧縮機および対応する冷媒回路がアンロード限界に近づいていると決定される場合、ステップ６１４で、負荷限定制御テーブル中の情報に基づく限定された負荷値が、そうした圧縮機および対応する冷媒回路について計算される。次に、上記で詳細に説明したように、ステップ６１６で、プロセスは、圧縮機のＶＳＤ出力周波数を調節し、ステップ６１４の何らかの負荷限界を施し、図４のステップ４０２に戻ってシステム条件をさらに監視する。
【００４４】
図７は、本発明のためのシステムアンローディング制御プロセスを示す。システムアンローディング制御プロセスは、システム上での負荷または要求の減少に応答して圧縮機の出力能力を低減させるために、システムに対する負荷または要求の減少、あるいは圧縮機に電力供給するＶＳＤからの出力周波数の低下に応答して、１つまたは複数の圧縮機を非活動化またはシャットダウンすることを含む。プロセスは、ステップ７０２で、アンロードタイマまたはカウンタがそのカウントを完了したか否かを決定することによって開始する。本発明の一実施形態では、アンロードタイマが２秒に設定されることが好ましい。しかし、アンロードタイマに対して任意の適切な時間間隔を使用することができる。アンロードタイマがそのカウントを完了していない場合、システムは、圧縮機のいずれもアンロードせず、図４のステップ４０２に戻り、アンロードタイマが終了し、またはシステム条件が変化するまで、システム条件をさらに監視する。
【００４５】
アンロードタイマは、動作中の圧縮機を停止した前の制御命令、または圧縮機およびそのそれぞれのモータに電力供給するＶＳＤの出力周波数を低下させた前の制御命令に応答するための十分な時間をシステムに与えるために使用される。アンロードタイマがそのカウントを完了した後、次いで圧縮機アンローディング制御プロセスは、ステップ７０４で、単一の圧縮機またはリード圧縮機のみが現在動作中であるか否かを決定する。単一の圧縮機またはリード圧縮機のみが動作中である場合、ステップ７０６で、ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数と比較され、ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数よりも高いか否かがが決定される。ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数よりも高くない場合、ステップ７０８で、ＬＣＨＬＴが評価され、それが設定値温度から所定のオフセットを引いたものよりも低いか否かが決定される。ステップ７０８で、ＬＣＨＬＴが設定値温度から所定のオフセットを引いたものよりも低い場合、プロセスは、ステップ７１０で、圧縮機および対応する冷凍システムについてのシャットダウンプロセスを開始し、プロセスは終了する。ＬＣＨＬＴが設定値温度から所定のオフセットを引いたものよりも小さい場合、システムがその動作目標を完了した、すなわち設定値温度に達したので、圧縮機がシャットダウンされ、冷却器内の液体の凝固点に応じて、ＬＣＨＬＴを過度に低くすることによる圧縮機または対応する冷凍回路の損傷が恐らくは回避される。ステップ７０８で、ＬＣＨＬＴが設定値温度から所定のオフセットを引いたものより低くない場合、圧縮機は最小速度で動作を続行し、プロセスはステップ４０２に戻ってさらに監視する。
【００４６】
ステップ７０６で、ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数よりも高い場合、ステップ７１２で、現出力周波数から所定の減分量を引いたものに等しい低下後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。所定の減分量は、約０．１Ｈｚから約２５Ｈｚの間でよく、好ましくは約０．１Ｈｚから約１Ｈｚの間である。所定の減分量をファジィ論理制御によって計算できることが好ましいが、任意の適切な制御、例えばＰＩＤ制御を使用することができる。低下後ＶＳＤ出力周波数を最小ＶＳＤ出力周波数まで低減することができる。圧縮機が低下後ＶＳＤ出力周波数に調節された後は、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００４７】
ステップ７０４に戻ると、リード圧縮機以外の圧縮機のいずれかが動作中である場合、ステップ７１４で、圧縮機に電力供給するＶＳＤ出力周波数が最小ＶＳＤ出力周波数に等しいか否かが決定される。ＶＳＤ出力周波数が最小ＶＳＤ出力周波数に等しい場合、ステップ７１６で、ラグ圧縮機が停止またはシャットダウンされ、残りの動作中の圧縮機に停止周波数で電力供給するようにＶＳＤが制御される。上記で論じたように、停止周波数は、ＶＳＤ最小周波数出力に、動作中の圧縮機の数に１を加えたものを動作中の圧縮機の数で割った比を掛けたものとして計算されることが好ましい。残りの圧縮機が始動し、停止周波数まで加速した後は、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００４８】
ステップ７１４で、ＶＳＤ出力周波数が最小ＶＳＤ出力周波数と等しくない場合、上記でより詳細に説明したように、ステップ７１２で、現出力周波数から所定の減分量を引いたものに等しい低下後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。圧縮機が低下後ＶＳＤ出力周波数に調節された後は、プロセスは図４のステップ４０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００４９】
上記の制御プロセスは、モータに供給されるＶＳＤの出力周波数を調節することによるシステム能力の制御を論じたが、ＶＳＤの出力電圧を調節してシステム能力を制御することもできることを理解されたい。上記の制御プロセスでは、ＶＳＤが、一定のボルト／Ｈｚまたは一定のトルク動作モードを維持するように制御されることが好ましい。スクリュー圧縮機などのほぼ一定のトルクプロファイルを有する負荷に対して使用される、一定のフラックスまたは一定のボルト／Ｈｚのモータ動作モードは、モータに供給される周波数の上昇または低下を、モータに供給される対応する電圧の上昇または低下によって整合することを必要とする。例えば、４極誘導モータは、その定格電圧の２倍かつその定格周波数の２倍で動作するとき、その定格出力馬力および速度の２倍を発揮することができる。一定のフラックスまたは一定のボルト／Ｈｚモードにあるとき、モータに対する電圧の上昇の結果として、モータの出力馬力の同等の増大が生じる。同様に、モータに対する周波数の上昇の結果として、モータの出力速度の同等の増加が生じる。
【００５０】
ステップ６０８および７１６で説明したような、冷却器システムの能力を調節するために圧縮機を始動または停止するとき、ＶＳＤは以下の手順をたどることが好ましい。まず、ＶＳＤが、制御されたストップでゼロ速度まで減速される。次に、追加または除去すべき圧縮機が、それに対応して動作可能または動作不能にされる。次いで、圧縮機を追加するときには開始周波数、圧縮機を除去するときには停止周波数で、動作中の圧縮機に出力電力を与えるようにＶＳＤが制御される。ＶＳＤが、対応する周波数に対して適切な電圧を供給するようにも制御されることを理解されたい。最後に、ＶＳＤが適切な周波数および電圧まで加速され、動作中の圧縮機に電力供給される。
【００５１】
図４〜７に関して上記で説明した能力制御プロセスに加えて、本発明は、９５°Ｆ（３５℃）超などの高周囲気温条件のための能力制御プロセスも実装することができる。高周囲温度能力制御プロセスを、上述の能力制御プロセスとは別々の制御プロセスとして、または上述の能力制御プロセスの統合構成要素として実装することができる。屋外周囲温度が所定の屋外周囲温度より高いときに、高周囲温度能力制御プロセスを開始することができる。所定の屋外周囲温度は約９５°Ｆ（約３５℃）以上でよく、好ましくは約１０５°Ｆ（約４０．６℃）である。屋外周囲温度が所定の屋外周囲温度よりも所定のオフセット量だけ低くなるまで、高周囲温度能力制御プロセスは続行することができる。屋外周囲温度が所定の屋外周囲温度よりも所定のオフセット量だけ低くなった後は、通常の能力制御プロセスが動作を再開する。所定のオフセット量は、約１°Ｆ（約０．５６℃）から約１０°Ｆ（約５．６℃）の間でよく、好ましくは約５°Ｆ（約２．８℃）である。
【００５２】
図８は、本発明の基本的高周囲温度（ＨＡＴ）能力制御プロセスを示す。プロセスは、ステップ８０２で、圧縮機および対応する冷却器システムの現動作条件を監視することで開始する。１つまたは複数のセンサまたは他の適切な監視装置が冷却器システム内に配置され、冷却器システムの１つまたは複数の動作条件が監視される。センサは、測定されたシステムパラメータに対応する制御パネル１１０に信号を供給する。冷却器システムの測定されたシステムパラメータは、冷媒温度、冷媒圧力、冷媒流量、蒸発器からの排出冷媒液体温度、または任意の他の適切なパラメータなどの、測定することのできる任意の適切な冷却器システムパラメータに対応することができる。
【００５３】
ステップ８０２で得られた、監視されたシステム条件に基づいて、次いでＨＡＴ制御プロセスは、ステップ８０４で、初期システム始動、または再始動が必要であるか否かを決定する。初期システム始動は、システムを非活動状態またはシャットダウン状態から活動状態または動作状態に遷移させるための１つまたは複数の圧縮機の始動を含む。初期システム始動が必要であると決定された場合、制御は、以下でより詳細に説明する始動制御プロセス（図９および１０を参照）のいくつかの実施形態のうちの１つに渡される。初期システム始動が、通常は１つまたは複数の圧縮機が以前に始動しているために不要である場合、ＨＡＴ制御プロセスはステップ８０６に移り、システムローディングまたはシステム能力の向上が必要であるか否かを決定する。
【００５４】
ステップ８０２での監視されたシステム条件に基づく追加のシステム能力の必要に応答してシステムローディングが必要であるとＨＡＴ制御プロセスが決定した場合、ＨＡＴ制御プロセスは、以下でより詳細に説明するシステム・ローディング・プロセス（図１１および１２を参照）のいくつかの実施形態のうちの１つに進み、システム能力を増大させるために圧縮機に対する負荷を増大させる。システムローディングが不要である場合、ＨＡＴ制御プロセスはステップ８０８に進み、システムアンローディングまたはシステム能力の低減が必要であるか否かを決定する。
【００５５】
ステップ８０２での監視されたシステム条件に基づくシステム能力の必要の減少に応答してシステムアンローディングが必要であるとＨＡＴ制御プロセスが決定した場合、ＨＡＴ制御プロセスは、図１３に示し、以下でより詳細に説明するシステム・アンローディング・プロセスに進み、システム能力を低減するために圧縮機に対する負荷を低減する。システムアンローディングが不要である場合、ＨＡＴ制御プロセスはステップ８０２に戻り、プロセスを反復する。
【００５６】
図８の基本的ＨＡＴ制御プロセスは、ファジィ論理制御技法を使用することが好ましいが、冷却器システムの圧縮機をいつ始動または再始動するか、冷却器システムの能力をいつ増大させるか、および冷却器システムの能力をいつ低減するかを決定するための任意の適切な制御技法を使用することができる。さらに、基本的ＨＡＴ制御プロセスが図８に示されるが、特定のＨＡＴ制御プロセスをいくつかの異なる実施形態として実装することができる。一実施形態が図９、１１、および１３に示されており、別のより好ましい実施形態が図１０、１２、および１３に示されている。好ましくは、図９、１１、および１３ならびに図１０、１２、および１３の特定の制御プロセスは、上記の決定のうちの１つが図８の基本的ＨＡＴ制御プロセスによってなされたことに応答する、冷却器システムについての制御プロセスを対象とする。
【００５７】
図９は、本発明のＨＡＴ制御プロセスのための始動制御プロセスの一実施形態を示す。始動制御プロセスは、システムを非活動状態またはシャットダウン状態から活動状態または動作状態に遷移させるための１つまたは複数の圧縮機の始動を含む。プロセスは、ステップ９０２で、圧縮機のすべて（および対応するモータおよびインバータ）がオフ、非活動、またはシャットダウンされているか否かを決定することによって開始する。ステップ９０２で圧縮機のうちの１つが活動または動作している場合、圧縮機のうちの１つまたは複数が動作しているために始動プロセスが不要であるので、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。次に、ステップ９０２ですべての圧縮機が非活動またはオフである、すなわち圧縮機が動作していないと決定した後、始動制御プロセスは、ステップ９０４で、蒸発器からの排出冷媒液体温度（ＬＣＨＬＴ）が設定値温度に所定のオフセットまたは制御範囲を加えたものよりも大きいか否かを決定する。所定のオフセットは、設定値温度、すなわち所望のＬＣＨＬＴの周りの制御領域を与え、システム条件の非常にわずかな変化に応答する、冷却器システムに対する頻繁な調節を防止する。
【００５８】
所定の設定値温度および所定のオフセットは、ユーザによってプログラム可能または設定することができることが好ましいが、所定の設定値温度および所定のオフセットをシステムに事前プログラムすることもできることを理解されたい。所定の設定値温度は、蒸発器内で冷却すべき特定の液体に応じて、約１０°Ｆ（約−１２．２℃）から約６０°Ｆ（約１５．６℃）の間で変化することができる。所定の設定値温度は、水を冷却すべきであるときは約４０°Ｆ（約４．４℃）から約５５°Ｆ（約１２．８℃）の間であることが好ましく、グリコール混合物を冷却すべきであるときは、約１５°Ｆ（約−９．４℃）から約５５°Ｆ（約１２．８℃）の間であることが好ましい。所定のオフセットは、約±１°Ｆ（約±０．５６℃）から約±５°Ｆ（約±２．７８℃）の間で変化することができ、好ましくは約±１．５°Ｆ（約±０．８３℃）から約±２．５°Ｆ（約±１．３９℃）の間である。
【００５９】
ステップ９０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高い場合、ステップ９０６で、圧縮機のすべてが始動のために指定される。システムが始動し、動作可能となった後にシステム内の圧縮機を停止し、次いで動作させることをどちらも含む圧縮機サイクリングおよび圧縮機始動手順を削減するために、高周囲気温条件の間、圧縮機のすべてが始動のために指定される。さらに、高周囲温度条件で、冷却器システムは冷却能力が低減され、それによって、低い周囲温度条件で生じる可能性のある過剰な能力を生み出すことなく、より多くの数の圧縮機を始動することが可能となる。ステップ９０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高くない場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。圧縮機のすべてが始動のために指定された後、ステップ９０８で、圧縮機が試験され、圧縮機を始動または動作させることができるか否かが決定される。ステップ９０８では、制御パネル１１０は、圧縮機の始動を防止する内部圧縮機制御または信号に基づいて（例えば、「ｎｏ  ｒｕｎ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｖｅ」信号が存在する、圧縮機に障害が生じた、または圧縮機がロックアウトされている）、またはシステム内の問題または制限に関する他のシステム制御または信号に基づいて（例えば、システムスイッチがオフにされた、システムに障害が生じた、システムがロックアウトされた、またはシステム・アンチリサイクル・タイマがアクティブである）、圧縮機が始動または動作することができないか否か、あるいは動作不能であるか否かを決定できることが好ましい。ステップ９０８ですべての圧縮機を始動することができない場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００６０】
圧縮機のうちの１つまたは複数が始動および動作することができると決定されると、ステップ９１０でそうした圧縮機が始動され、ＶＳＤによって出力される最小周波数出力に対応する周波数で動作する。ＶＳＤによって出力される最小周波数は屋外周囲温度に依存する。ＶＳＤは、第１の周囲温度設定値以下のすべての周囲温度に対する第１の（低）最小周波数を有することが好ましい。第１の周囲温度設定値は、約１０５°Ｆ（約４０．６℃）から約１１５°Ｆ（約４６．１℃）の間であることが好ましい。次いで、周囲温度が第１周囲温度設定値より上に上昇するにつれて、ＶＳＤに対する最小周波数は、第２周囲温度設定値での第２（高）最小周波数まで上昇する。第２周囲温度設定値は約１２０°Ｆ（約４８．９℃）から約１３０°Ｆ（約５４．４℃）の間であることが好ましい。圧縮機動作のためにＶＳＤによって出力される最小周波数は、約１５Ｈｚから約１２０Ｈｚまで変化することができ、好ましくは第１最小周波数に対して約５０Ｈｚであり、好ましくは第２最小周波数に対して約９５Ｈｚである。ＶＳＤは、圧縮機動作のために必要な最小周波数出力未満の最小周波数出力を供給できることを理解されたい。さらに、ステップ９１０では、所定の始動時間に対して負荷タイマおよびアンロードタイマがどちらも設定される。所定の始動時間は、約１０秒から約６０秒まで変化することができ、好ましくは約３０秒である。負荷タイマおよびアンロードタイマの動作の追加の議論が、図１１〜１３に関して以下で与えられる。圧縮機がステップ９１０で始動された後、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、再びプロセスを開始してシステム条件を監視する。
【００６１】
図１０は、本発明のＨＡＴ制御プロセスのための好ましい始動制御プロセスを示す。始動制御プロセスは、システムを非活動状態またはシャットダウン状態から活動状態または動作状態に遷移させるための１つまたは複数の圧縮機の始動または再始動を含む。プロセスは、ステップ９０２で、圧縮機のすべてがオフ、非活動、またはシャットダウンされているか否かを決定することによって開始する。ステップ９０２で圧縮機のうちの１つが活動または動作している場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。次に、ステップ９０２ですべての圧縮機が非活動またはオフである、すなわち圧縮機が動作していないと決定した後、始動制御プロセスは、ステップ９０４で、蒸発器からの排出冷媒液体温度（ＬＣＨＬＴ）が設定値温度に所定のオフセットまたは制御範囲を加えたものよりも大きいか否かを決定する。
【００６２】
ステップ９０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高くない場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。しかし、ステップ９０４で、ＬＣＨＬＴが設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高い場合、ステップ９０６で、圧縮機のすべてが始動のために指定される。圧縮機のすべてが始動のために指定された後、ステップ９０８で、圧縮機が試験され、圧縮機を始動または動作させることができるか否かが決定される。ステップ９０８で、すべての圧縮機を始動することができない場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００６３】
圧縮機のうちの１つまたは複数が始動および動作することができると決定されると、制御はステップ１０１０に進み、圧縮機が高周囲再始動モードで始動すべきか、または通常始動モードで始動すべきかを決定する。高周囲再始動モードのより詳細な議論は、図１２に関して以下に与えられる。圧縮機を高周囲再始動モードで始動すべきでない、すなわち圧縮機を通常始動モードで始動すべきである場合、制御はステップ９１０に進み、ＶＳＤによって出力される、屋外周囲温度に基づく最小周波数に対応する周波数で圧縮機が始動および操作される。しかし、圧縮機を高周囲再始動モードで再始動すべき場合、制御はステップ１０１４に進み、高周囲開始周波数に対応する周波数で圧縮機が始動および操作される。高周囲開始周波数は、「現」ＶＳＤ周波数、すなわち高周囲再始動が開始した直前のＶＳＤ周波数に、以前の動作可能にされた圧縮機の数、すなわち高周囲再始動が開始した直前に動作している圧縮機の数を掛け、動作可能または始動されている圧縮機の数で割ったものとして計算される。高周囲開始周波数の計算は、高周囲再始動の結果としてシステム内の追加のいくつかの圧縮機を操作しながら、高周囲再始動モードを開始する前に存在したＶＳＤの同じ「合計Ｈｚ」出力を与えるために使用される。さらに、ステップ９１０または１０１４のどちらでも、所定の始動時間に対して負荷タイマおよびアンロードタイマがどちらも設定される。圧縮機がステップ９１０または１０１４で始動した後、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、プロセスを再び開始し、システム条件を監視する。
【００６４】
図１１は、本発明のＨＡＴ制御プロセスのためのシステムローディング制御プロセスの一実施形態を示す。システムローディング制御プロセスは、システムに対する負荷または要求の増大に応答して圧縮機の出力能力を増大させるために、システムに対する負荷または要求の増大、または圧縮機に電力供給するＶＳＤからの出力周波数の上昇に応答して、１つまたは複数の圧縮機を活動化または始動することを含む。プロセスは、ステップ１１０２で、負荷タイマまたはカウンタがそのカウントを完了したか否かを決定することによって開始する。負荷タイマがそのカウントを完了していない場合、システムは、圧縮機のいずれもロードせず、図８のステップ８０２に戻り、負荷タイマが終了し、またはシステム条件が変化するまで、システム条件をさらに監視する。負荷タイマは、圧縮機を始動または停止した前の制御命令、あるいは圧縮機およびそのそれぞれのモータに電力供給するＶＳＤの出力周波数を上昇または低下させた前の制御命令に応答するための十分な時間をシステムに与えるために使用される。
【００６５】
負荷タイマがそのカウントを完了した後、次いでシステムローディング制御プロセスは、ステップ１１０４で、圧縮機に電力供給するＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満であるか否かを決定する。ＶＳＤ最大出力周波数は、１２０Ｈｚから３００Ｈｚの間で変化することができ、好ましくは２００Ｈｚである。しかし、ＶＳＤは任意の適切な最大出力周波数を有することができることを理解されたい。ＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数に等しい場合、制御プロセスは、動作可能にされた以前の圧縮機の数を、ステップ１１０６で動作可能にされた現在の圧縮機の数と等しくなるように割り当てる。次にステップ１１０８で、現在動作していなかった任意の圧縮機が動作可能にされ、圧縮機のすべてが、高周囲始動周波数で動作するように設定される。次いで、制御は図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。本発明の代替実施形態では、現在動作していない、動作することのできる圧縮機が存在するか否かを決定するために追加のステップを追加することができ、そのステップは、図１２のステップ１２０４と同様となる。上記で論じたように、高周囲始動周波数は、「現」ＶＳＤ周波数、すなわち残りの圧縮機が始動した直前のＶＳＤ周波数に、以前の動作可能にされた圧縮機の数、すなわち残りの圧縮機が始動した直前に動作している圧縮機の数を掛け、動作可能または始動されている圧縮機の数で割ったものとして計算される。
【００６６】
ステップ１１０４でＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満である場合、ステップ１１１０で、圧縮機およびその対応する冷媒回路がチェックまたは評価され、いずれかが負荷限界モードで動作しているか否かが決定される。負荷限界モードは、ある所定のパラメータまたは条件が存在するときに、圧縮機をアンローディングすることによって圧縮機および対応する冷媒回路への損傷を防止するのに使用される。圧縮機または対応する冷媒回路が負荷限界モードで動作していない場合、ステップ１１１４で、現出力周波数に所定の増分量を加えたものに等しい上昇後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。所定の増分量は約０．１Ｈｚから約２５Ｈｚの間でよく、好ましくは約０．１Ｈｚから約１Ｈｚの間である。所定の増分量は、ファジィ論理コントローラまたは制御技法によって計算することができることが好ましいが、任意の適切なコントローラまたは制御技法、例えばＰＩＤ制御を使用することができる。上昇後ＶＳＤ出力周波数を最大ＶＳＤ出力周波数まで上昇させることができる。さらに、ステップ１１１４では、所定の調節時間に対して負荷タイマおよびアンロードタイマがどちらも設定される。所定の調節時間は、約１秒から約１０秒まで変化することができ、好ましくは約２秒である。圧縮機がその新しい動作ＶＳＤ周波数に調節された後は、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００６７】
ステップ１１１０に戻ると、１つまたは複数の圧縮機および対応する冷媒回路が負荷限界モードで動作していると制御プロセスが決定した場合、ステップ１１１２で、ＬＣＨＬＴが評価され、ＬＣＨＬＴが、所定の負荷限界時間枠より長くにわたって、設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高いか否かが決定される。所定の負荷限界時間枠は、約１分から約１０分まで変化することができ、好ましくは約５分である。ステップ１１１２で、ＬＣＨＬＴが、所定の負荷限界時間枠にわたって、設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高い場合、動作中の圧縮機は負荷を満たすことができず、延長された期間にわたって負荷限界モードで動作することによってその出力が制限されるので、プロセスはステップ１１０８に進み、動作していない任意の圧縮機を始動する。ステップ１１１２で、ＬＣＨＬＴが、所定の負荷限界時間枠にわたって、設定値温度に所定のオフセットを加えたものよりも高くない場合、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視し、負荷限界モードで動作する圧縮機に、何らかの問題を正し、通常動作を再開するための機会を与える。
【００６８】
図１２は、本発明のＨＡＴ制御プロセスのためのシステムローディング制御プロセスの好ましい実施形態を示す。システムローディング制御プロセスは、システムに対する負荷または要求の増大に応答して圧縮機の出力能力を増大させるために、システムに対する負荷または要求の増大、または圧縮機に電力供給するＶＳＤからの出力周波数の上昇に応答して、１つまたは複数の圧縮機を活動化または始動することを含む。プロセスは、ステップ１１０２で、負荷タイマまたはカウンタがそのカウントを完了したか否かを決定することによって開始する。負荷タイマがそのカウントを完了していない場合、システムは、圧縮機のいずれもロードせず、図８のステップ８０２に戻り、負荷タイマが終了し、またはシステム条件が変化するまで、システム条件をさらに監視する。
【００６９】
負荷タイマがそのカウントを完了した後、次いでシステムローディング制御プロセスは、ステップ１２０４で、現在動作していない、動作することのできる圧縮機が存在するか否かを決定する。現在動作していない圧縮機が存在する場合、ステップ１１０６で、制御プロセスは、動作可能にされた以前の圧縮機の数を、ステップ１１０６で動作可能にされた現在の圧縮機の数と等しくなるように割り当てる。次にステップ１２０６で、周囲気温および圧縮機の吐出圧力（ＤＰ）が評価され、周囲気温が所定の温度より高いか否か、ＤＰが任意の圧縮機に対する所定のＤＰしきい値よりも高いか否かが決定される。ＤＰしきい値は、「現」ＶＳＤ周波数に９を掛けて２５で割り、１４５０を加えたものとして計算される。ＶＳＤ周波数とＤＰしきい値はどちらもｘ１０フォーマットである。所定の温度は、約９０°Ｆ（約３２．２℃）から約１２０°Ｆ（約４８．９℃）まで変化することができ、好ましくは約１０５°Ｆ（約４０．６℃）である。
【００７０】
ステップ１２０６で、周囲気温が所定の温度よりも高く、かつＤＰが任意の圧縮機に対するＤＰしきい値よりも高い場合、プロセスはステップ１２０８に進み、高周囲温度再始動プロセスを開始する。高周囲温度再始動プロセスは、すべての動作中の圧縮機をランプダウンし、次いで非活動化する。さらに、圧縮機がシャットダウン中に、ＶＳＤ内のＤＣリンクバスは依然として帯電中または活動中である。ＤＣリンクバスの充電は、圧縮機の再始動の際の応答時間を高速にすることを可能にする。最後にフラグまたは他の適切な通知技法が使用されて、図１０の始動プロセスのステップ１０１０で高温度再始動が必要であることが示される。次いで、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視し、高周囲温度モードでの圧縮機の再始動を開始する。ステップ１２０６で、周囲気温が所定の温度未満であり、および／またはＤＰが任意の圧縮機に対するＤＰしきい値未満である場合、プロセスはステップ１１０８に進む。ステップ１１０８では、現在動作していなかった任意の圧縮機が動作可能にされ、圧縮機が、高周囲始動周波数で動作するように設定され、制御は図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００７１】
ステップ１２０４に戻ると、すべての圧縮機が現在動作中である場合、ステップ１１１４で、圧縮機に電力供給するＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満であるか否かが決定される。ＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数に等しい場合、システムで追加の能力を生成することができないので、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。しかし、ＶＳＤ出力周波数が最大ＶＳＤ出力周波数未満である場合、ステップ１１１０で、圧縮機およびその対応する冷媒回路がチェックまたは評価され、何らかの圧縮機が負荷限界モードで動作中であるか否かが決定される。圧縮機または対応する冷媒回路が負荷限界モードで動作していない場合、ステップ１１１４で、現出力周波数に所定の増分量を加えたものに等しい上昇後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。所定の増分量は約０．１Ｈｚから約２５Ｈｚの間でよく、好ましくは約０．１Ｈｚから約１Ｈｚの間である。所定の増分量は、ファジィ論理コントローラまたは制御技法によって計算することができることが好ましいが、任意の適切なコントローラまたは制御技法、例えばＰＩＤ制御を使用することができる。上昇後ＶＳＤ出力周波数を最大ＶＳＤ出力周波数まで上昇させることができる。さらに、ステップ１１１４では、所定の調節時間に対して負荷タイマとアンロードタイマがどちらも設定される。圧縮機がその新しい動作ＶＳＤ周波数に調節された後は、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。ステップ１１１０に戻ると、１つまたは複数の圧縮機および対応する冷媒回路が負荷限界モードで動作中であると制御プロセスが決定した場合、所定の調節時間に対して負荷タイマおよびアンロードタイマがどちらも設定され、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００７２】
図１３は、本発明のＨＡＴ制御プロセスのいずれかの実施形態のためのシステムアンローディング制御プロセスを示す。システムアンローディング制御プロセスは、システムに対する負荷または要求の減少に応答して圧縮機の出力能力を低減させるために、システムに対する負荷または要求の減少、または圧縮機に電力供給するＶＳＤからの出力周波数の低下に応答して、１つまたは複数の圧縮機を非活動化またはシャットダウンすることを含む。プロセスは、ステップ１３０２で、アンロードタイマまたはカウンタがそのカウントを完了したか否かを決定することによって開始する。アンロードタイマがそのカウントを完了していない場合、システムは、圧縮機のいずれもアンロードせず、図８のステップ８０２に戻り、アンロードタイマが終了し、またはシステム条件が変化するまで、システム条件をさらに監視する。
【００７３】
アンロードタイマは、圧縮機を始動または停止した前の制御命令、あるいは圧縮機およびそのそれぞれのモータに電力供給するＶＳＤの出力周波数を上昇または低下させた前の制御命令に応答するための十分な時間をシステムに与えるために使用される。アンロードタイマがそのカウントを完了した後、次いで圧縮機アンローディング制御プロセスは、ステップ１３０４で、ＶＳＤの出力周波数が屋外周囲温度に依存する最小ＶＳＤ周波数よりも高いか否かを決定する。ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数よりも高くない場合、ステップ１３０６で、ＬＣＨＬＴが評価され、ＬＣＨＬＴが、所定の時間枠より長くにわたって、設定値温度から所定のオフセットを引いたものよりも低いか否かが決定される。所定の時間枠は、約１０秒から約６０秒まで変化することができ、好ましくは約３０秒である。ステップ１３０６で、ＬＣＨＬＴが、所定の時間枠にわたって、設定値温度から所定のオフセットを引いたものよりも低い場合、ステップ１３１０で、プロセスはすべての動作中の圧縮機および対応する冷凍システムに対するシャットダウンプロセスを開始し、プロセスは終了する。ステップ１３０６での所定の時間枠の使用は、システムの短いサイクリングを防止し、システム全体がシャットダウンされることを正当化するのに十分なだけ負荷が低いことを確認するために使用される。ＬＣＨＬＴが所定の時間枠にわたって設定値温度から所定のオフセットを引いたものより低い場合、システムがその動作目標を完了した、すなわち設定値温度に達したので、圧縮機はシャットダウンされ、冷却器内の液体の凝固点に応じて、ＬＣＨＬＴを過度に低くすることによる圧縮機または対応する冷凍回路の損傷が恐らくは回避される。ステップ１３０６で、ＬＣＨＬＴが所定の時間枠にわたって設定値温度から所定のオフセットを引いたものより低くない場合、プロセスはステップ８０２に戻ってさらに監視する。
【００７４】
ステップ１３０４で、ＶＳＤの出力周波数が最小ＶＳＤ周波数よりも高い場合、ステップ１３１２で、現出力周波数から所定の減分量を引いたものに等しい低下後ＶＳＤ出力周波数で圧縮機に電力供給するようにＶＳＤが制御される。所定の減分量は、約０．１Ｈｚから約２５Ｈｚの間でよく、好ましくは約０．１Ｈｚから約１Ｈｚの間である。所定の減分量をファジィ論理制御によって計算できることが好ましいが、任意の適切な制御、例えばＰＩＤ制御を使用することができる。低下後ＶＳＤ出力周波数を最小ＶＳＤ出力周波数まで低減することができる。さらに、ステップ１３１２では、所定の調節時間に対して負荷タイマおよびアンロードタイマがどちらも設定される。所定の調節時間は、約１秒から約１０秒まで変化することができ、好ましくは約２秒である。圧縮機がその新しい動作ＶＳＤ周波数に調節された後は、プロセスは図８のステップ８０２に戻り、システム条件をさらに監視する。
【００７５】
上記の制御プロセスは、モータに供給されるＶＳＤの出力周波数を調節することによる高周囲温度下のシステム能力の制御を論じたが、ＶＳＤの出力電圧を調節してシステム能力を制御することもできることを理解されたい。上記の制御プロセスでは、ＶＳＤが、一定のボルト／Ｈｚまたは一定のトルク動作モードを維持するように制御されることが好ましい。スクリュー圧縮機などのほぼ一定のトルクプロファイルを有する負荷に対して使用される、一定のフラックスまたは一定のボルト／Ｈｚのモータ動作モードは、モータに供給される周波数の上昇または低下を、モータに供給される対応する電圧の上昇または低下によって整合することを必要とする。例えば、４極誘導モータは、その定格電圧の２倍かつその定格周波数の２倍で動作するとき、その定格出力馬力および速度の２倍を発揮することができる。一定のフラックスまたは一定のボルト／Ｈｚモードにあるとき、モータに対する電圧の上昇の結果として、モータの出力馬力の同等の増大が生じる。同様に、モータに対する周波数の上昇の結果として、モータの出力速度の同等の増加が生じる。
【００７６】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、本発明の要素の代わりに均等物を使用できることを当業者は理解されよう。さらに、本発明の不可欠な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適合するように本発明の教示に対して多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に包含されるすべての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明と共に使用することのできる一般的応用例を示す図である。
【図２】本発明と共に使用することのできる可変速度駆動の略図である。
【図３】本発明と共に使用される冷凍または冷却器システムの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の基本的能力制御プロセスを示す流れ図である。
【図５】本発明の圧縮機始動制御プロセスを示す流れ図である。
【図６】本発明のシステムローディング制御プロセスを示す流れ図である。
【図７】本発明のシステムアンローディング制御プロセスを示す流れ図である。
【図８】本発明の基本的高周囲温度能力制御プロセスを示す流れ図である。
【図９】本発明の高周囲温度制御プロセスの圧縮機始動プロセスの第１実施形態を示す流れ図である。
【図１０】本発明の高周囲温度制御プロセスの圧縮機始動プロセスの第２実施形態を示す流れ図である。
【図１１】本発明の高周囲温度制御プロセスのシステム・ローディング・プロセスの第１実施形態を示す流れ図である。
【図１２】本発明の高周囲温度制御プロセスのシステム・ローディング・プロセスの第２実施形態を示す流れ図である。
【図１３】本発明の高周囲温度制御プロセスのシステム・アンローディング・プロセスの一実施形態を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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