(57)【要約】  少なくとも１つの冷媒回路を有する冷却システム（１００）の騒音制御方法が提供される。冷媒回路は圧縮機（１０８）、凝縮器（１１０）、少なくとも１つの凝縮器ファン（１１２）、および蒸発器（１１４）を含む。騒音制御は、所定の時間に動作を低減するという要件に応答して実行される。騒音低減の要求は、騒音制御方法の始動を引き起こす。騒音制御方法は、圧縮機（１０８）の動作速度を低減し、さらに少なくとも１つの凝縮器ファン（１１２）の動作速度を許容可能な低減動作速度の所定の範囲内に低減させることを含む。騒音制御方法は、増加した冷却要求に十分に応答する冷却システム（１００）の能力を無効にする。騒音制御方法が終了すると、システム（１００）は騒音低減要件の次の期間が開始するまで、正常動作に復帰する。
2007532859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御盤、圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を備える冷却器システムを提供するステップと、
前記制御盤で音制御信号を受信するステップとを含み、前記音制御信号は、減音制御動作モードを開始するように構成され、前記減音制御動作モードは、
圧縮機の動作速度を測定するステップと、
前記圧縮機の測定された動作速度が最大動作速度より大きいことに応答し、前記圧縮機の前記動作速度を制御可能に低減するステップとを含み、前記最大動作速度は前記音制御信号と直接関連し、さらに、
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの決定された動作パラメータが最大動作パラメータより大きいことに応答し、前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作構成を制御可能に変更するステップを含み、前記最大動作パラメータは前記音制御信号と直接関連している、
冷却器システムの音制御を提供する方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンは複数の凝縮器ファンを備え、前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作構成を制御可能に変更する前記ステップが、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンを作動不能にするステップと、全部には足りない凝縮器ファンを動作させるステップと、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンを低減した固定速度で動作させるステップと、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンを低減した可変速度で動作させるステップとで構成されたグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作構成を制御可能に変更する前記ステップは、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンを選択的に作動不能にするステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作構成を制御可能に変更する前記ステップが、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンの速度を調節するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記制御盤は、前記少なくとも１つの圧縮機モータおよび少なくとも１つの凝縮器ファンを相互依存的に制御し、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンの速度を調節するために実行可能なソフトウェアを含み、前記調節可能なファンの速度範囲がほぼ無限である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに、ユーザインタフェースを通して前記音制御信号を手動で始動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、制御プログラムを通して前記音制御信号を始動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮機の前記動作速度を制御可能に低減させる前記ステップは、前記圧縮機のモータに動力を供給するために使用する変速ドライブからの出力周波数を低減させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作構成を制御可能に変更する前記ステップが、前記凝縮器の吐出圧力設定を上昇させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記音制御信号が存在する間に冷却要求を監視するステップと、容量制御命令に応答して前記システムが使用可能な前記システムの冷却容量を制限するステップと、前記少なくとも１つの圧縮機モータまたは前記少なくとも１つの凝縮器ファンが前記少なくとも１つの圧縮機モータの所定の速度範囲または前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記パラメータを超えて動作するように１つまたは複数のシステム制御アルゴリズムが要求した場合に、前記システム制御アルゴリズムを無効にするステップとを含む、請求項１に記載の冷却器システムの音制御を提供する方法。
【請求項１１】
冷却器システムの音制御を提供する方法であって、前記冷却器システムは圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を含み、
制御盤が音制御信号を受信したか否かを決定するステップと、
前記音制御信号に応答し、前記圧縮機に動力を提供するモータの最大動作速度を割り当てるステップと、
前記音制御信号に応答し、前記少なくとも１つの凝縮器ファンの最大動作パラメータを割り当てるステップと、
前記圧縮機および前記少なくとも１つの凝縮器ファンが対応する許容可能範囲内で動作しているか否かを決定するステップとを含み、前記圧縮機の前記対応する許容可能範囲は上限を有し、前記少なくとも１つの凝縮器ファンが最大動作速度または最大動作パラメータに対応し、さらに、
前記圧縮機または前記少なくとも１つの凝縮器ファンが前記対応する許容可能範囲の外側で動作しているという決定に応答し、ａ）前記圧縮機モータの前記速度、またはｂ）前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作パラメータのうち少なくとも１つを調節するステップを含み、
前記調節ステップは、前記冷却器システムによって生成された音を低減するために動作する、
冷却器システムの音制御を提供する方法。
【請求項１２】
また、前記音制御信号を変速ドライブに転送するステップを含み、前記変速ドライブが、
ａ）前記少なくとも１つの圧縮機モータの速度、および
ｂ）前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作パラメータ
を相互依存的に制御可能であるように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記調節された動作パラメータに応答して、動作する凝縮器ファンの数を制御するステップを含み、前記少なくとも１つの凝縮器ファンが複数のファンを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンは、固定速度、可変速度、またはその組合せを備えるグループから選択され、さらに前記調節された動作パラメータに応答して、動作する凝縮器ファンの前記速度を制御するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
また、前記冷却器システムのパラメータは、前記少なくとも１つの圧縮機の低減した動作速度で前記冷却器システムが動作するように安定するまで、前記少なくとも１つの凝縮器ファンを初期期間に前記音制御信号に付随する許容可能速度設定より高い速度で動作させながら、前記少なくとも１つの圧縮機モータを前記低減した速度で動作させるステップと、前記少なくとも１つの圧縮機モータの速度に匹敵する前記冷却器システムの安定した動作範囲に到達した後、前記速度を低減させるステップとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
制御盤、圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を含む冷却器システムであって、
前記制御盤で音制御信号を受ける手段を備え、前記音制御信号が、減音制御動作モードを開始するように構成され、さらに、
前記圧縮機の動作速度を測定する手段と、
前記圧縮機の測定された動作速度が最大動作速度より大きいことに応答して、前記圧縮機の前記動作速度を制御可能に低減する手段とを備え、前記最大動作速度が前記音制御信号と直接関連し、さらに、
少なくとも１つの凝縮器ファンの動作パラメータを測定する手段と、
前記音制御信号に応答して、前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作構成を制御可能に変更する手段と、
を備える冷却器システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンは複数の凝縮器ファンを備え、前記複数の凝縮器ファンは、ａ）前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンが作動不能にされていること、ｂ）前記複数のファンのうち全部には足りない凝縮器ファンが動作可能であること、ｃ）前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンが低減した固定速度で動作すること、およびｄ）前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンが低減した可変速度で動作することで構成されたグループの１つから構成される、請求項１６に記載の冷却器システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンは、単一速度のファン、複数速度のファン、および変速ファンで構成されたグループから選択される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作構成を制御可能に変更する手段は、前記少なくとも１つの凝縮器ファンを選択的に作動不能にする手段を含む、請求項１６に記載の冷却器システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作構成を制御可能に変更する手段は、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンの速度を調節する手段を含む、請求項１６に記載の冷却器システム。
【請求項２１】
前記制御盤は、前記少なくとも１つの圧縮機および少なくとも１つの凝縮器ファンを相互依存的に制御し、前記複数の凝縮器ファンのうち１つまたは複数の凝縮器ファンの速度を調節するために実行可能なソフトウェアを含み、前記調節可能なファン速度範囲がほぼ無限である、請求項１６に記載の冷却器システム。
【請求項２２】
前記圧縮機の前記動作速度を制御可能に低減する手段は、前記圧縮機のモータに動力を供給するために使用される可変ドライブからの出力周波数を低減する手段を含む、請求項１６に記載の冷却器システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの凝縮器ファンの前記動作構成を制御可能に変更する手段は、前記凝縮器の吐出圧力設定を上昇させる手段を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記圧縮機の前記動作速度を制御可能に低減する手段は、
ａ）前記少なくとも１つの圧縮機モータの速度、および
ｂ）前記少なくとも１つの凝縮器ファンの動作パラメータ
を相互依存的に制御可能にするよう構成された共通のＶＳＤを備える、請求項１６に記載の冷却器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００４年４月１２日出願の米国仮特許出願第６０／５６１，４３５号に対する優先権を主張する。
本発明は概ね冷却システムの減音制御システムおよび方法に関する。特に、本発明は変速ドライブを有する圧縮機駆動の冷却器システムによって発生した音（サウンド）を、圧縮機の速度、凝縮器ファンの速度、またはシステム内で動作する凝縮器ファンの数を選択的かつ制御可能に減少させることによって減少させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却器、ＨＶＡＣまたは冷蔵システム内では、冷媒ガスが圧縮機によって圧縮され、凝縮器へと渡され、ここで１つまたは複数の凝縮器ファンによって凝縮器コイル上に強制的に流された周囲空気などの別の流体と熱を交換する。加圧された冷媒は、凝縮器から膨張装置を通過し、次に蒸発器へと至る。冷却すべき環境は、蒸発器を通過する冷媒によって冷却される。冷媒が蒸発器から圧縮機へと戻り、サイクルが繰り返される。
【０００３】
大型建造物の内部に十分な冷却を提供するには、大容量の冷却器システムが必要である。このようなシステムは一般的に１つまたは複数の圧縮機、さらに圧縮した冷媒を冷却する凝縮器ファンを有する１つまたは複数の空冷された凝縮器を含む。圧縮機の速度および凝縮器ファンの速度、または動作する凝縮器ファンの数は、相互に依存する。圧縮機がより高速で動作すると、より高い率で圧縮された冷媒が凝縮器に渡される。増加した圧縮冷媒の流れを冷却するために、凝縮器の熱交換率を大きくする必要がある。凝縮器の熱交換を増大させる１つの方法は、凝縮器コイルを通る空気流を増加させることである。したがって、動作する凝縮器ファンが増加するか、ファンの動作速度が上がると、凝縮器コイルの周囲の空気流が増加し、その結果、凝縮器による熱交換率が高くなる。
【０００４】
特定の時刻には、特に住宅地域の付近に設置された冷却器の場合、冷却器によって発生する音響全体を減少させる必要が増大している。実際、敷地境界線における音レベルを日中より夜間に低下させることを必要とする法律を有する土地がある。冷却器の騒音を低下させるのに知られている１つの方法は、選択された時間中にシステムを作動不能にし、それによって冷却器システムによる騒音の発生を防止することである。しかし、冷却器システムを作動不能にすることは、冷却器システムによって冷却を実行することができず、したがって建造物内部の温度が不快なレベルまで上昇することになる。したがって、建造物内で多少の冷却能力を維持しながら、選択された時間に冷却器システムの音レベルを低下させることができると、建造物の所有者にとって有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
典型的な水冷圧縮機の冷却器システムによって発生する音は、主に圧縮機および凝縮器ファンによって生成される。したがって、冷却器システムによって生成される音の量を削減するために、圧縮機および凝縮器ファンをより静かに動作させることが望ましい。この目的は、知られている幾つかの方法で達成することができる。例えば、動作騒音を減少させるために、圧縮機、凝縮器ファン、およびこのような構成要素を入れた任意のハウジングに、遮音コーティングの適用のような機械的改造を実行することができる。あるいは、吸音または音響減衰特徴を付けて製造した新しい圧縮機および新しい凝縮器を設置することができる。しかし、このような改造または交換は、材料、労力および潜在的に付随する停止時間の費用の結果として高価になることがある。したがって、必要とされているのは、設置された冷却器システムによって発生する騒音を選択的に減少させる効果的な方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示されるのは、冷却器、ＨＶＡＣまたは冷却システムの騒音または音制御方法である。冷却器システムは制御盤、圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を含む。制御盤で音制御信号を受信すると、音制御信号が減音制御動作モードを開始する。減音制御動作モードは、圧縮機の動作速度を測定するステップ、圧縮機の測定された動作速度が最大動作速度より大きいことに応答して、圧縮機の動作速度を制御可能に低下させるステップとを含み、最大動作速度は音制御信号と直接関連し、さらに圧縮機の動作速度を測定するステップと、少なくとも１つの凝縮器ファンの動作パラメータを決定するステップと、少なくとも１つの凝縮器ファンの決定された動作パラメータが最大動作パラメータより大きいことに応答して、少なくとも１つの凝縮器ファンの動作構成を変更するステップとを含み、最大動作パラメータは音制御信号と直接関連する。
【０００７】
冷却器、ＨＶＡＣまたは冷却システムの音制御を提供する方法も開示される。冷却器システムは圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を含む。方法は、制御盤から音制御信号を受信したか決定するステップと、前記音響信号に応答して圧縮機に動力を提供するモータの最大動作速度を割り当てるステップと、音制御信号に応答して少なくとも１つの凝縮器ファンの最大動作パラメータを割り当てるステップと、圧縮機および少なくとも１つの凝縮器ファンが対応する許容可能な範囲内にあるか決定するステップとを含み、対応する許容可能な範囲は、対応する最大動作速度および最大動作パラメータの上限を有し、さらに圧縮機および少なくとも１つの凝縮器ファンが対応する許容可能な範囲の外側にあるという決定に応答して、ａ）圧縮機モータの速度またはｂ）少なくとも１つの凝縮器ファンの動作オペレータのうち少なくとも一方を調節するステップを含み、速度を調節するステップは、冷却器システムによって発生する騒音を減少させるために動作する。
【０００８】
本発明は冷却器システムも指向する。冷却器システムは制御盤、圧縮機、凝縮器構成、少なくとも１つの凝縮器ファン、および蒸発器構成を含む。制御盤で音制御信号を受信する手段も提供され、音制御信号は減音制御動作モードを開始するように構成される。圧縮機の動作速度を測定する手段、および圧縮機の測定された動作速度が最大動作速度より大きいことに応答して、圧縮機の動作速度を制御可能に低下させる手段も提供される。最大動作速度は音制御信号に直接関連する。また、少なくとも１つの凝縮器ファンの動作パラメータを測定する手段、および音制御信号に応答して少なくとも１つの凝縮器の動作構成を制御可能に変更する手段が提供される。
【０００９】
本発明の１つの実施形態は、圧縮機の最大動作速度、少なくとも１つの凝縮器ファンの最大動作速度および／または動作すべきファンの数を選択的かつ周期的に制限することによって、冷却器システムの音レベルを低下させる方法を指向する。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、圧縮機の最大動作速度を制限し、少なくとも１つの凝縮器ファンの速度を変更するか、動作する凝縮器ファンの総数を調節する制御アルゴリズムがある制御盤を有する冷却器システムを指向する。
【００１１】
本発明の１つの利点は、設置された冷却器システムによって生成される音を、システム構成要素の機械的改造を必要とせずに選択的に減少できることである。
本発明の別の利点は、夜間の動作中など、システムが音要求の定期的減少に一致する必要がある場合に、内部空間の快適な冷却を完全に犠牲にしないことである。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、例示により本発明の原理を図示する添付図面と組み合わせて好ましい実施形態の以下のさらに詳細な説明を考察することから明白になる。
可能な場合は常に、図面を通して同じ部分または同様の部分を指すために同じ参照番号を使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
したがって、本発明は選択された時間にシステムによって生成される音を減少させるために、冷却器システムの圧縮機および凝縮器ファンの速度を選択的に制御するシステムおよび方法を提供する。凝縮器ファンの選択的動作は、１つまたは複数のファンを作動不能にすること、全部には足りないファンを動作させること、１つまたは複数のファンを低めの固定速度で動作させること、１つまたは複数のファンを低めの可変速度で動作させることの任意の組合せを含むことができる。以下で説明するように、ファン速度の制御は、一部または全部の凝縮器ファンをオンまたはオフに切り換えることも含む。
【００１４】
図１は、本発明で使用可能な冷却器、ＨＶＡＣまたは冷却システム１００の全体を示す。ＡＣ電源１０２が変速ドライブ（ＶＳＤ）１０４を供給し、これは１つまたは複数のモータ１０６に動力を提供する。各モータ１０６は、高圧および高温の冷媒ガスを凝縮器１１０に供給する対応の圧縮機１０８を駆動するために使用される。圧縮機１０８は、ねじ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、渦巻き圧縮機または回転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１０８の出力容量は、圧縮機１０８の動作速度に基づいてよく、この動作速度は、ＶＳＤ１０４によって駆動されるモータ１０６の出力速度に依存する。システム１００は、図１に図示されていない多くの他の形体を含むことができ、これらの形体は、図示を容易にするために図面を単純化するように意図的に省略されている。
【００１５】
凝縮器１１０に送出される冷媒蒸気は、空気であることが好ましい流体と熱交換関係に入る。凝縮器１１０の熱交換コイルの周囲に空気が通るのを補助するために、少なくとも１つのファン１１２を使用して、凝縮器１１０のコイル上に空気を強制するか、引き込むことができる。複数の凝縮器ファン１１２のバンクを使用できることが、さらに好ましい。各凝縮器ファン１１２は、ファンおよびドライブの機構に応じて単一の速度、複数の一定速度、または変速の性質でよい。各実施形態で、凝縮器１１０は少なくとも１つの凝縮器ファン１１２によって冷却される。
【００１６】
凝縮器１１０からの凝縮された液体冷媒は、膨張装置を通して蒸発器１１４へと流れる。蒸発器１１４は、冷却負荷の供給ラインおよび戻りラインの接続部を含んでよい。２次液は水であることが好ましいが、例えばエチレン、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などの任意の他の適切な２次液でよく、これが戻りラインを介して蒸発器１１４内へと移動し、供給ラインを介して蒸発器１１４を出る。蒸発器１１４内の液体冷媒は、２次液と熱交換関係に入って、２次液の温度を冷却する。蒸発器１１４内の冷媒液は、２次液との熱交換関係の結果、冷媒蒸気へと相変化を経験する。次に、蒸発器１１４内の蒸気冷媒が吸引パイプ１１６を介して圧縮機１０８に戻り、サイクルを完成させる。凝縮器１１０および蒸発器１１４内で冷媒の適切な相変化が獲得されれば、システム１００内で凝縮器１１０および蒸発器１１４の任意の適切な構成を使用可能であることを理解されたい。
【００１７】
制御盤１１８が提供されて、ＶＳＤ１０４の動作を制御し、モータ１０６の動作を監視して制御し、したがって圧縮機１０８の動作速度を制御する。制御盤１１８はさらに、各凝縮器ファン１１２の動作の監視および制御を可能にする。制御盤１１８は、凝縮器ファン１１２ばかりでなくＶＳＤ１０４およびモータ１０６の相互依存的で選択的な動作および制御も可能にする。各凝縮器ファン１１２の選択的動作に関して、制御盤１１８は各ファン１１２を選択的に作動不能にし、ファン１１２に複数の動作速度が可能である場合は、好ましくは各ファン１１２の動作速度を調節することができる。ファン１１２は、制御盤１１８を使用してファン速度をほぼ無限に調節可能にするために、凝縮器ファンの速度制御専用の共通ＶＳＤ（図示せず）に連結した変速ファンでよい。あるいは、複数の凝縮器ファン１１２のバンクに固定速度ファンを使用する場合、ファン１１２は、任意の時間に全部には足りないファンを選択的に動作できるように構成される。別の代替物として、凝縮器ファン１１２は、モータ１０６とともにＶＳＤ１０４に共通して連結してもよく、さらに別の代替物として、ファン１１２は、高速、低速およびオフの様々な組合せで動作するように構成された複数の固定速度のファン、一般的に２つの速度でもよい。
【００１８】
代替実施形態では、システムは代替的に、対応する冷媒回路に組み込まれた２つ以上の圧縮機を含むことができ、システムは所望のシステム負荷を提供するために１つの冷媒回路、２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、冷媒回路毎に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。このような代替システムはさらに、凝縮器構成を含むことができ、その中に１つの凝縮器が位置決めされるか、他の方法で構成され、各圧縮機による冷媒出力が他の圧縮機の出力と混合しないように、単一の凝縮器ハウジング内で２つの別個の冷媒回路が動作できるようにする。同様に、システム１００は蒸発器構成を含むことができ、その中に１つの蒸発器ハウジングが設けられ、２つ以上の別個の冷却回路に応える。例えば、凝縮器ハウジングおよび蒸発器ハウジングは、蒸発器ハウジングとの仕切りまたは他の分割手段を通して、または別個のコイル構成を設けることによって、別個の冷媒回路を維持することができる。本発明のさらに別の実施形態では、２つ以上の圧縮機による冷媒出力を組み合わせて単一の冷媒回路にし、圧縮機に再入するために分離される前にシステムの構成要素を通って移動する。
【００１９】
制御盤１１８は、制御信号をＶＳＤ１０４に提供して、ＶＳＤ１０４の動作を制御するためにマイクロプロセッサまたは制御装置を含むことが好ましい。制御盤１１８は、騒音が低下した動作を必要とする期間中にシステムの動作環境に関する音要件を満足するために、モータ１０６の速度および圧縮機１０８を制御するためにＶＳＤ１０４の出力を制御できることが、さらに好ましい。制御盤１１８は、騒音が低下した動作を必要とする期間中に所定の速度範囲内でモータ１０６を動作させるためにＶＳＤ１０４を制御できることが最も好ましく、これは凝縮器の吐出圧力を低下させる効果を有する。吐出圧力が低下すると、低下した冷却要求のせいで一部または全部の凝縮器ファン１１２が停止する。変速タイプの凝縮器ファン１１２を使用する場合は、１つまたは複数のＶＳＤを設けることができる。この場合、圧縮機の速度が低下すると、システム内のファンの一部が停止するのではなく、凝縮器ファン１１２の動作速度が低下する。
【００２０】
好ましい実施形態では、制御盤１１８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の動作構成を決定して、実行し、圧縮機１０８を動作させる。制御盤の制御アルゴリズムまたはソフトウェアは、動作環境の音要件を満足するために、各凝縮器ファン１１２の速度の決定、組み込みおよび制御も実行し、それでも多少の凝縮器冷却を提供する。１つの実施形態では、制御アルゴリズムは、制御盤１１８の不揮発メモリに記憶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、制御盤１１８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。制御アルゴリズムはコンピュータプログラムに組み込んで、マイクロプロセッサで実行することが好ましいが、制御アルゴリズムは、当業者がディジタルおよび／またはアナログハードウェアを使用して組み込み、実行してもよいことを理解されたい。ハードウェアを使用して制御アルゴリズムを実行する場合は、制御盤１１８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任意の構成要素を除去することができる。
【００２１】
騒音低減制御プロセスは、使用者の入力に応答して開始するか、例えばシステムの１次制御プログラムからの予めプログラムされた命令などによって自動的に開始することができる。騒音低減制御プロセスは独立したプロセスまたはプログラムであるか、冷却器システムの容量制御プログラムのような比較的大きい制御プロセスまたはプログラムに組み込むことができる。例えば、制御プロセスを使用して、ＶＳＤ１０４に送信する騒音制御信号として産業基準の４〜２０ｍＡまたは０〜１０Ｖの信号を生成し、圧縮機１０８の最大許容速度を減少させ、さらに各凝縮器ファン１１２の最大動作速度を制限することができる。あるいは、騒音制御信号は、制御盤１１８上のキーパッドのようなユーザインタフェースから生成することもでき、あるいは騒音制御信号は、例えば制御盤１１８のマイクロプロセッサ制御部などによって自動的に生成することができる。騒音低減制御プロセスは、ＶＳＤ１０４が騒音制御信号によって規定された最大値より高い周波数で動力を提供することを防止する。騒音制御信号は、少なくとも１つの凝縮器ファン１１２の最大速度、または動作可能な凝縮器ファン１１２の最大数も制限することができる。ＶＳＤ１０４、圧縮機１０８および任意選択でファン１１２の最大周波数または速度を制限することにより、システム１００は特定の動作期間中に任意の音レベルを超えることが防止される。減音は、部分的に、所定の速度範囲内の低めの速度で動作している場合に、圧縮機１０８がより静かになることによる。減音はさらに、ファン速度の低下の結果、凝縮器ファン１１２の動作が静かになったことによる。複数の凝縮器ファン１１２を有する代替実施形態では、制御盤１１８が、全部には足りないファン１１２を選択的に動作させるか、騒音制御信号によって許容された所定のファン速度範囲内の低めの速度で全部のファン１１２を動作させることにより、騒音制御モードでファンの騒音全体を減少させる。
【００２２】
別の実施形態では、制御盤１１８は低いシステム音レベルを維持することが望ましい期間中に、凝縮器１１０の吐出圧力を上昇可能にすることができる。これは、一部または全部の凝縮器ファン１１２の圧力設定を上げて、低いシステム音レベルを維持することが望ましい期間中に、凝縮器１１０の圧力を上昇可能にすることによって達成される。凝縮器内の圧力を上昇させると、凝縮器１１０内の冷却要求が減少し、それによって凝縮器ファン１１２の動作速度を低下させるか、提供された複数の凝縮器ファン１１２内で動作するファン１１２を少なくする、あるいはその両方が可能になる。圧力設定は、制御アルゴリズムによって制御盤に記憶された吐出圧力設定点を変更することによって電子的に調節される。吐出圧力の設定点を上昇させると、凝縮器がより高温および高圧で運転できるので、凝縮器内の冷却要求が低下する。
【００２３】
マイクロプロセッサまたは制御盤１１８によって実行される制御プログラムまたはアルゴリズムを使用して、圧縮機１０８の速度を決定し、さらに任意の凝縮器ファン１１２の動作状態および速度のような他のシステムパラメータを制御する。制御プログラムは、圧縮機１０４および凝縮器ファン１１２の速度をいつ低下させるか決定する際に使用するために、温度、圧力および／または流量測定値のような様々な入力を受信することができる。圧縮機速度および凝縮器ファン速度の特定の制御プログラムおよび制御基準は、システム１０の特定の性能要件に基づいて選択可能であることを理解されたい。
【００２４】
また、システム１００は、システムの動作パラメータを検出し、測定するために１つまたは複数のセンサを含むことができる。センサからの信号は、システム１００の動作を制御するマイクロプロセッサまたは制御盤１１８に提供することができる。センサは圧力センサ、温度センサ、流量センサ、またはシステム１００の性能を評価する他の任意の適切なタイプのセンサを含むことができる。
【００２５】
騒音低減制御モードのシステム１００の動作は、制御盤１１８によって制御される。制御盤１１８は、マイクロプロセッサから、あるいは騒音低減の要求を示すユーザインタフェースから入力信号を受信することができる。次に、制御盤１１８は、本発明の制御方法を使用してこれらの入力信号を処理し、ＶＳＤ１０４、圧縮機１０８、よび凝縮器ファン１１２を含むシステム１００の構成要素に対して適切な制御信号を生成し、動作速度の所望の低減を獲得し、構成要素によって生成される騒音を低減させ、したがってシステム１００によって生成される全体騒音を低減させる。
【００２６】
騒音低減制御モードの好ましい実施形態では、制御盤１１０および騒音制御アルゴリズムは、システムの通常の容量制御部が圧縮機または凝縮器ファンを騒音制御アルゴリズムによって課された限界より上で動作させようとした場合、これらの容量制御形体を無効にするだけである。単純に言うと、騒音制御モードでは冷却要求がなお監視され、容量制御形体が応答して、圧縮機および凝縮器ファンを動作させるが、騒音制御モードがシステム容量に上限を与える。冷却要求は冷却器に依存せず、冷却される建造物またはプロセスの関数である。本発明の騒音制御プロセスは、各圧縮機１０８の最大周波数、さらに動作すべき凝縮器ファン１１２の最大速度または数を設定する。これらの周波数または速度限界は、圧縮機および凝縮器ファン制御アルゴリズムを含む容量制御アルゴリズムに加えられる。これらの容量制御アルゴリズムが、制御下の構成要素を提供された限界より上で動作するように要求しない場合、騒音制御アルゴリズムは正常の動作に抵触しない。しかし、システムのアルゴリズムが構成要素を提供された限界より上で動作するように要求する場合、これは騒音制御アルゴリズムによって無効にされる。
【００２７】
図２は、図１で示した例示的システム１００の本発明の騒音低減制御プロセスの１つの実施形態を詳細に示した流れ図を示す。プロセスは、ステップ２０２で騒音低減制御信号を受信したかを決定することで始まる。騒音低減制御信号は、マイクロプロセッサ制御装置、タイマ、制御盤１１８に連結したユーザインタフェースなどのように、自動的に生成される。騒音制御信号は、予め設定するか変動可能でよく、特定のシステム１００の騒音プロフィールおよび特性に基づく。騒音制御信号は、システムによって生成された騒音合計の選択的低減、および騒音低減モードの対応する冷却効果を可能にするように、変動可能であることが好ましい。騒音制御信号は変動可能であり、所定の時間に所定の期間だけ自動的に起動されることがさらに好ましい。システムの騒音と圧縮機１０８および凝縮器ファン１１２の速度との関係は、システム１００に組み込まれた圧縮機１０８およびファン１１２のタイプおよび数に応じて変動する。例えば、図３から図４は、最大ＶＳＤ周波数と、２００Ｈｚの最大運転周波数を有する圧縮機１０８への標準的な４〜２０ｍＡの入力および標準的な０〜１０Ｖの入力との例示的関係を示す。冷却器システム１００毎に、任意の周波数における動作が冷却器システム１００によって生成される音レベルへ及ぼす効果を決定するために、圧縮機１０８および凝縮器ファン１１２の音レベルと動作周波数との間で同様の関係を導出することができる。
【００２８】
ステップ２０２で騒音低減制御システムを受信しない場合、システム１００は加熱および冷却要求および他のシステムの制御入力に基づいて、通常モードで動作する。しかし、騒音低減制御信号を受信した場合、システムは騒音制御モードに入り、プロセスはステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、制御盤１１８が騒音制御入力信号を処理して、対応する最大動作速度または周波数を圧縮機１０８に割り当て、さらに凝縮器ファン１１２の対応する最大速度または周波数または動作すべきファンの最大数を割り当て、この可変騒音制御信号は、直線にて生成されるが、任意の関数、等式または検索テーブルに基づいてもよい。ステップ２０２で最大音制御信号を受信した場合は、圧縮機の最大速度が速度の上限に到達することができ、これは圧縮機の最大速度に対応することがある。最大音制御信号は通常、最小量の減音を提供する。ステップ２０２で最大減音信号を受信した場合、圧縮機の最大速度は最低速度まで低減される。ステップ２０２の他の全ての減音信号入力は、図３および図４のように２つの点を結ぶ直線上になる。
【００２９】
システムの１つの態様では、騒音制御信号のレベルは、動作周波数のある範囲にわたって決定することができる。最大モータ動作周波数は、様々な圧縮機またはファンモータのメイクおよびモデルに特徴的である。モータの最低モータ動作周波数は通常、約５０Ｈｚである。アナログ信号に伴う周波数範囲の広がりを決定した後、各動作周波数で音レベルを測定することによって、その範囲に沿った音レベルをプロットすることができる。動作周波数は、制御アルゴリズムによって１つまたは複数のモータの最大速度のパーセンテージとすることができることが好ましい。テーブルは、特定された動作周波数の実際のデシベルレベルをプロットした音響測定値から、または最大速度の対応するパーセンテージについて構築することができる。
【００３０】
この方法で、システムオペレータは、システムが騒音制御モードにある場合に適用すべき騒音制御信号のレベルを、騒音と周波数プロフィールのテーブルまたはグラフ表示を参照することによって選択することができる。オペレータが所望の騒音レベルを知っている場合は、騒音制御信号レベルを設定するために関連する動作周波数を選択することができる。このようなテーブルは、任意選択で制御盤によってアクセス可能なメモリ記憶装置に記憶することができ、例えば所望の最大デシベルレベルまたは最大動作周波数のような所望のパラメータを入力するために、制御盤またな遠隔ターミナルにユーザ入力装置を設けることができる。これで、制御盤はテーブルの入力パラメータの値を参照することによって、騒音制御信号のレベルを確立することができる。
【００３１】
好ましい実施形態では、制御盤１１８の処理は、モータ１０６の速度、したがって圧縮機１０８の速度を相互依存的に制御できるように構成された共通のＶＳＤ１０４に、処理した騒音制御信号を中継することを含む。凝縮器ファン１１２を別個のＶＳＤで制御するか、動作するファン１１２の数および速度を制御することによって凝縮器１１０を横切る空気流を調節自在に制御可能であるように、固定速度ファン、変速ファン、または両方の任意の組合せを有する複数の凝縮器ファン１１２を設けることができる。複数の変速凝縮器ファンを使用する場合は、２つ以上のファン１１２を共通のＶＳＤで制御するか、各凝縮器ファンを別個のＶＳＤで制御してよい。
【００３２】
プロセスはステップ２０６へと進んで、圧縮機１０８の現在の速度比および凝縮器ファン１１２の速度または数が、ステップ２０２で受信した騒音低減制御信号によって許容された所定の範囲内にあるか決定する。システム１００の圧縮機１０８および凝縮器ファン１１２が、ステップ２０２で受信した騒音低減制御信号によって許容された動作速度範囲内で動作している場合は、圧縮機１０８および凝縮器ファン１１２の速度を調節せず、システムが「正常」モードで動作する。圧縮機または任意のファンが許容最大速度を超えて動作している場合、プロセスはステップ２０８へと進み、ここで制御盤は、圧縮機１０８および／またはファン１１２の速度を、騒音制御信号によって許容された最大速度以下である速度に合わせて調節する。好ましい実施形態では、ステップ２０８で制御盤１１０が引き続き、吐出圧力または出て行く冷却液の温度など、システムの圧力および温度を監視し、システム１００を制御するために、制御入力信号によって許容された最大速度以下の動作範囲内に、圧縮機１０８の速度、さらに任意の凝縮器ファン１１２の速度を調節することができる。騒音低減モードで圧縮機１０８の安定した動作を維持することにより、システム１００は騒音低減モードで動作しながら、多少の冷却を維持する。騒音低減モードの別の実施形態では、システム１００はステップ２０８で、システムの温度および圧力が圧縮機１０８の低めの動作速度で安定するようになるまで、凝縮器ファン１１２が最初に騒音制御信号によって許容された最大動作速度を超える速度で動作できるようにすることができる。
【００３３】
プロセスは次にステップ２０２へと戻り、騒音低減制御信号がまだ存在するか決定する。騒音制御信号がまだ存在する場合は、上述したプロセスを繰り返す。騒音制御信号が検出されない場合、システムは、加熱および冷却要求に応答することができる正常動作モードに戻る。
【００３４】
制御盤１１８は、制御プログラムループ毎に少なくとも１回騒音制御信号が存在するか決定する。様々なタイプの騒音制御信号は遠隔信号、プログラムされた値、または蒸気で検討したような他のタイプを含む。騒音制御信号が、増加、減少または消失などによって状態を変化させると、制御アルゴリズムが圧縮機１０８の最大速度を相応して調節する。タイマは遠隔システムに付随して、遠隔システムが所定の期間内に冷却器システムに対して実行可能な調節の数を制限することが好ましい。例えば、タイマは、遠隔システムが騒音制御信号をタイマサイクルより頻繁に変更するのを防止することができ、このサイクルは５分から６０分まで変動してよい。タイマサイクルは、特定の冷却器システムの設計パラメータにとって適切であれば、その範囲より多い、または少なくてよい。タイマは、冷却器システムが騒音制御信号および騒音制御信号から影響を受けたシステムパラメータの比較的頻繁な変化のせいで作動不能になるのを防止する。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、システム１００の使用者は、接続されたユーザインタフェース（図示せず）を見ることなどによって制御盤１１８を見て、特定のシステム動作モードを決定することができる。例えば、制御盤１１８またはユーザインタフェース上に設けたＬＥＤが点滅すると、システム１００は冷却または加熱の要求があっても騒音制御モードに入ることができる。しかし、制御盤１１８またはユーザインタフェース上のＬＥＤが点滅していない場合、システム１００は正常動作モードで、冷却または加熱の要求に応答することができる。制御盤１１８またはユーザインタフェースの表示方法は、使用者の特定の要求または必要に合わせて改造可能であることを理解されたい。
【００３６】
上述したように、典型的な冷却器システムでは凝縮器１１０に送出される冷媒蒸気が流体、好ましくは空気と熱交換関係に入る。本発明では、熱交換が液体のように空気以外の流体によって実行される場合、システムはファンを使用せず、騒音制御は圧縮機およびモータの周波数、したがって圧縮機の速度を調整することによってのみ遂行される。
【００３７】
本発明を好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、その要素に様々な変更を実行し、均等物で置換することができることが当業者には理解される。また、特定の状況または材料を本発明の教示に適用させるために、その基本的範囲から逸脱することなく、多くの改造を実行することができる。したがって、本発明は、本発明を実行するために想定された最善のモードとして開示された特定の実施形態に制限されず、本発明は請求の範囲に入る全ての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明とともに使用する加熱、換気および空調システムの実施形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明の騒音制御方法の１つの実施形態を詳細に示す流れ図である。
【図３】本発明の１つの実施形態の圧縮機および凝縮器ファンの最大周波数に及ぼす入力信号の効果を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施形態の圧縮機および凝縮器ファンの最大周波数に及ぼす入力信号の効果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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