(57)【要約】  システム負荷条件を満足させる最大数の圧縮機（３０２、３０３）が始動される、複数圧縮機液体冷却システム（３００）の起動制御アルゴリズムが、提供される。この制御アルゴリズムは、複数圧縮機冷却システム（３００）のうちの始動対象となる全ての圧縮機（３０２、３０３）を指定し、いくつかの所定の基準の満足に応答して、始動されるべき圧縮機の数を減少させる。これらの所定の基準は、排出冷却液温度と、冷却システム（３００）の運転停止時間と、冷却システム（３００）の最終動作期間とに関するものである。
2007532860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の数の圧縮機と、圧縮機の対応するモータにそれぞれ給電するように構成された所定の数のインバータを有する変速駆動装置とを有する、複数圧縮機冷却システムを提供するステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの起動時に動作可能にされるべきインバータの数を指定するステップと、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数は当初、インバータの前記所定の数と等しく、前記複数圧縮機冷却システムの起動時におけるインバータの動作可能化が、対応する圧縮機を始動させ、
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定するステップと、
所定の基準が満足されている旨の決定に応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップと、
を含む複数圧縮機冷却システムにおいて始動させるべき圧縮機の数を決定するための方法。
【請求項２】
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定する前記ステップと、所定の基準が満足されている旨の決定に応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させる前記ステップとを、各所定の基準毎に繰り返すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定する前記ステップは、前記複数圧縮機冷却システムの最終動作期間が第１の所定の期間よりも短いか否かを決定するステップを含み、
起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を減少させる前記ステップは、前記複数圧縮機冷却システムの前記最終動作期間が前記第１の所定の期間よりも短いことに応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の所定の期間は、約１分〜約３０分の間の期間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の所定の期間は、約５分である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定する前記ステップは、前記複数圧縮機冷却システムの運転停止期間が第２の所定の期間よりも短いか否かを決定するステップをさらに含み、
起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を減少させる前記ステップは、前記複数圧縮機冷却システムの前記運転停止期間が前記第２の所定の期間よりも短いことに応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップをさらに含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の所定の期間は、約１分〜約３０分の間の期間である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の所定の期間は、約５分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定する前記ステップは、
前記複数圧縮機冷却システムの排出冷却液温度が所定の温度よりも低いか否かを決定するステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの排出冷却液温度の変動率が所定の排出冷却液温度の変動率よりも低いか否かを決定するステップと
をさらに含み、
起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を減少させる前記ステップは、前記複数圧縮機冷却システムの前記排出冷却液温度が前記所定の温度よりも低いこと、前記複数圧縮機冷却システムの前記排出冷却液温度の変動率が前記所定の排出冷却液温度の変動率よりも低いことに応答して、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップをさらに含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の排出冷却液温度の変動率は、約１゜Ｆ（約０．５℃）／分〜約５゜Ｆ（約２．７℃）／分の間の変動率である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の排出冷却液温度の変動率は、約３゜Ｆ（約１．６℃）／分である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の温度は、制御範囲温度に所定のオフセット温度を足した温度である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御範囲温度は、約３８゜Ｆ（約３．３℃）〜約５２゜Ｆ（約１１．１℃）の間の温度であり、
前記所定のオフセット温度は、約１゜Ｆ（約０．５℃）〜約１０゜Ｆ（約５．５℃）の間の温度である、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数は、少なくとも１つである、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
所定の基準が満足されている旨の決定に応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させる前記ステップは、所定の基準が満足されている旨の決定に応答して、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を１つずつ減少させるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定する前記ステップは、
前記複数圧縮機冷却システムの最終動作期間が第１の所定の期間よりも短いか否かを決定するステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの運転停止期間が第２の所定の期間よりも短いか否かを決定するステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの排出冷却液温度が所定の温度よりも低いか否かを決定するステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの排出冷却液温度の変動率が所定の排出冷却液温度の変動率よりも低いか否かを決定するステップと
を含み、
起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を減少させる前記ステップは、
前記複数圧縮機冷却システムの前記最終動作期間が前記第１の所定の期間よりも短いことに応答して、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの前記運転停止期間が前記第２の所定の期間よりも短いことに応答し、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップと、
前記複数圧縮機冷却システムの前記排出冷却液温度が前記所定の温度よりも低いこと、前記複数圧縮機冷却システムの前記排出冷却液温度の変動率が前記所定の排出冷却液温度の変動率よりも低いことに応答して、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップと
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
複数の圧縮機のそれぞれが対応するモータによって駆動され、閉冷媒ループの形で接続された前記複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機と、凝縮器機構と、蒸発器機構とを各回路が備える少なくとも１つの冷媒回路内に組み込まれた複数の圧縮機と、
前記複数の圧縮機の前記対応するモータに給電し、コンバータ段と、ＤＣリンク段と、それぞれが前記ＤＣリンク段と電気的に並列接続され、前記複数の圧縮機の対応するモータに給電する複数のインバータを有するインバータ段とを備える変速駆動装置と、
マイクロプロセッサと、少なくとも１つの制御プログラムを記憶するメモリ装置とを備え、前記複数の圧縮機のうちから前記複数圧縮機冷却システムの起動時に始動させるべきいくつかの圧縮機を決定するように構成され、前記複数の圧縮機のうちの始動させるべき前記いくつかの圧縮機として、前記複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機を指定する手段と、システム状態に関する少なくとも１つの所定の基準を評価する手段と、所定の基準の満足に応答し、前記複数の圧縮機のうちの始動させるべき圧縮機の数を所定の量ずつ調整する手段とを備える制御パネルと、
を備える複数圧縮機冷却システム。
【請求項１８】
システム状態に関する前記少なくとも１つの所定の基準は、システム状態に関する複数の所定の状態を含み、前記複数の所定の状態は、
前記複数圧縮機冷却システムの最終動作期間が第１の所定の期間よりも短いこと、
前記複数圧縮機冷却システムの運転停止期間が第２の所定の期間よりも短いこと、
前記蒸発器機構の排出冷却液温度が所定の温度よりも低いこと、
前記蒸発器機構の排出冷却液温度の変動率が所定の排出冷却液温度の変動率よりも低いことを含む、
請求項１７に記載の複数圧縮機冷却システム。
【請求項１９】
前記第１の所定の期間は、約１分〜約３０分の間の期間である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の所定の期間は、約５分である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の所定の期間は、約１分〜約３０分の間の期間である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の所定の期間は、約５分である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記所定の排出冷却液温度の変動率は、約１゜Ｆ（約０．５℃）／分〜約５゜Ｆ（約２．７℃）／分の間の変動率である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記所定の排出冷却液温度の変動率は、約３゜Ｆ（約１．６℃）／分である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記所定の温度は、制御範囲温度に所定のオフセット温度を足した温度である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御範囲温度は、約３８゜Ｆ（約３．３℃）〜約５２゜Ｆ（約１１．１℃）の間であり、前記所定のオフセット温度は、約１゜Ｆ（約０．５℃）〜約１０゜Ｆ（約５．５℃）の間の温度である、
請求項２５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、冷却システムの起動制御に関する。より詳細には、本発明は、複数圧縮機冷却システムの起動プロセス中に、複数圧縮機冷却システム内で始動させるべき圧縮機の数を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの液体冷却または冷凍の応用例は、１つまたは複数の対応する冷媒回路において複数の圧縮機すなわち２つ以上の圧縮機を使用する。複数の圧縮機を使用する１つの目的は、単一の圧縮機を動作させることによっては通常得られることのない増加された容量を冷却システムから得ることである。さらに、複数の圧縮機の使用は、ある圧縮機が故障し冷房能力をそれ以上提供することができなくなった場合にも、１つまたは複数の圧縮機が冷却能力レベルを下げて動作するように維持することにより、システム全体の信頼性の向上を実現することができる。
【０００３】
冷却システムの圧縮機モータは、当該システム位置のＡＣ電力グリッドから直接給電され得るが、これにより、圧縮機は、単一の速度でしか動作されないことになる。別法として、圧縮機モータは、システム電力グリッドとモータの間に挿置された変速駆動装置を使用して、モータに可変周波数および可変電圧の電力を供給することができ、これにより、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ようになる。モータの変速動作は、各圧縮機モータ毎に対応する変速駆動装置を設けることによって、あるいは、全ての圧縮機モータを変速駆動装置のインバータ出力と並列接続することによって得られる可能性がある。変速駆動装置を各圧縮機毎に使用する１つの欠点は、所与の累積電力定格を有する複数の駆動装置が同じ出力電力定格の単一の駆動装置よりも高額である故に、全体の冷却システムがより高額となることである。圧縮機モータを変速駆動装置の単一のインバータ出力と並列接続する１つの欠点は、複数のモータのうちの１つの障害または故障によって変速駆動装置が動作不能にされ、したがって、変速駆動装置に接続されている他のモータが冷却システム上の残りの圧縮機を動作させることが妨げられる可能性があることである。このように変速駆動装置に接続されている他のモータが動作不能にされることにより、モータおよび変速駆動装置が動作不能にされると同時に全ての圧縮機が動作不能にされるので、冗長圧縮機の機能が無効にされる。
【０００４】
複数圧縮機システムの１つの起動制御は、圧縮機のモータがＡＣ電力グリッドから給電されるものであれ変速駆動装置から給電されるものであれ、進み圧縮機を始動させ、続いて別の圧縮機を始動させるものである。このタイプの制御の一例は、米国特許第４,６１４,０８９号（第０８９号特許）で確認され得る。第０８９号特許は、複数の圧縮機を含む冷凍システムの動作を制御することを対象とする。この制御は、遅延装置をアクティブ化し、当該遅延装置が各圧縮機毎に個別に設定され、したがって異なる形で設定され得る、「電源投入設定」機能を有する。システム起動時は、全ての圧縮機が運転状態に戻るまで、または所望の吸気圧力が達成される場合にはそれよりも少ない圧縮機が運転状態に戻るまで、例えば３０秒毎に１つの圧縮機が、始動されてもよい。この技法の１つの欠点は、最大数の圧縮機が一時に始動され得ず、それらが遅延期間の経過後にしか得られることがない点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、所与のシステム負荷に対して始動させるべき圧縮機の最大数を決定することができる複数圧縮機冷却システムを始動させるためのシステムおよび方法が、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、複数圧縮機冷却システム内で始動させるべき圧縮機の数を決定するための方法を対象とする。前記方法は、所定の数の圧縮機と、変速駆動装置とを有する複数圧縮機冷却システムを提供するステップを含む。前記変速駆動装置は、圧縮機の対応するモータにそれぞれ給電するように構成された所定の数のインバータを有する。前記方法はまた、前記複数圧縮機冷却システムの起動時に動作可能にされるべきインバータの数を指定するステップを含む。起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数は当初、インバータの前記所定の数と等しく、前記複数圧縮機冷却システムの起動時におけるインバータの動作可能には、対応する圧縮機を始動させる。前記方法はさらに、前記複数圧縮機冷却システムの状態に関する少なくとも１つの所定の基準が満足されているか否かを決定するステップと、所定の基準が満足されている旨の決定に応答して、起動時に動作可能にされるべきインバータに関する前記指定の数を所定の量だけ減少させるステップとを含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、複数の圧縮機を有する複数圧縮機冷却システムを対象とする。前記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、前記複数の圧縮機は、少なくとも１つの冷媒回路内に組み込まれる。各冷媒回路は、閉冷媒ループの形で接続された前記複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機と、凝縮器機構と、蒸発器機構とを含む。前記冷却システムはまた、前記複数の圧縮機の前記対応するモータに給電する変速駆動装置を含む。前記変速駆動装置は、コンバータ段と、ＤＣリンク段と、インバータ段とを有する。前記インバータ段は、前記ＤＣリンク段とそれぞれ電気的に並列接続され、前記複数の圧縮機の対応するモータに給電する複数のインバータを含む。前記冷却システムはさらに、マイクロプロセッサと、少なくとも１つの制御プログラムを記憶するメモリ装置とを有する制御パネルを含む。前記制御パネルは、前記複数の圧縮機のうちから前記複数圧縮機冷却システムの起動時に始動させるべきいくつかの圧縮機を決定するように構成され、前記複数の圧縮機のうちの始動させるべき前記いくつかの圧縮機として、前記複数の圧縮機のうちの少なくとも１つの圧縮機を指定する手段と、システム状態に関する少なくとも１つの所定の基準を評価する手段と、所定の基準の満足に応答して、前記複数の圧縮機のうちの始動させるべき圧縮機の数を所定の量ずつ調整する手段とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の１つの利点は、冷却システムの初期起動時から所与の負荷に対する最大数の圧縮機を動作させることにより、冷却システムの効率が改善される点である。
本発明の別の利点は、所与のシステム負荷に対して始動させ動作させるべき圧縮機の最大数が、迅速かつ容易に決定され得る点である。
【０００９】
本発明のその他の特徴および利点は、好ましい実施形態に関する以下のより詳細な説明を、本発明の諸原理を例示的に示す添付の図面と併せて解釈すれば明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面の全体を通して、同じ参照番号は、可能な限り同じまたは同様の部分を参照するのに使用される。
図１は、本発明と共に使用され得る応用例を全体的に示す。ＡＣ電源１０２は、変速駆動装置（ＶＳＤ）１０４に電力を供給し、ＶＳＤ  １０４は、複数のモータ１０６に給電する。モータ１０６は、冷凍または冷却システムで使用され得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は、ＶＳＤ  １０４の動作を制御するのに使用されてもよく、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。
【００１１】
ＡＣ電源１０２は、あるサイトに所在するＡＣ電力グリッドまたは配電系統からＶＳＤ  １０４に対して、単一位相または多位相（例えば、３位相）の固定電圧／固定周波数のＡＣ電力を供給する。ＡＣ電源１０２は好ましいことに、対応するＡＣ電力グリッドに応じて５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの線周波数で、２００Ｖ、２３０Ｖ、３８０Ｖ、４６０Ｖ、または６００ＶのＡＣ電圧または線間電圧をＶＳＤ  １０４に供給することができる。
【００１２】
ＶＳＤ  １０４は、ＡＣ電源１０２から特定の固定線間電圧と固定線周波数とを有するＡＣ電力を受信し、いずれも個々の要件を満足するように変更され得る所望の電圧および所望の周波数で、モータ１０６のそれぞれにＡＣ電力を供給する。好ましいことに、ＶＳＤ  １０４は、各モータ１０６の定格電圧および定格周波数よりも高い電圧および周波数を有していても、それよりも低い電圧および周波数を有していてもよいＡＣ電力を、モータ１０６のそれぞれに供給することができる。別の実施形態では、ＶＳＤ  １０４はやはり、より高い周波数あるいはより低い周波数を供給することができるが、各モータ１０６の定格電圧および定格周波数と同じまたはそれよりも低い電圧しか供給することができない。
【００１３】
モータ１０６は、変速で動作可能な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極を含めた任意の適当な極配列を有することができる。ただし、変速で動作され得る適当なモータであれば、どのようなモータが本発明と共に使用されてもよい。
【００１４】
図２は、ＶＳＤ  １０４の一実施形態における構成部品の一部を概略的に示す。ＶＳＤ  １０４は、次の３つの段を、すなわち、コンバータまたは整流器段２０２と、ＤＣリンク段２０４と、複数のインバータ２０６を有する出力段とを有することができる。コンバータ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。コンバータ２０２は、シリコン制御整流器を使用する場合にはゲーティングによって、あるいはダイオードを使用する場合には順方向バイアスによってオンに切り換えられ得る電子スイッチから構成される、整流器配置内にあってもよい。別法として、コンバータ２０２は、制御ＤＣ電圧を生成し、それが望まれる場合は入力電流信号の波形が正弦曲線として現れるようにするために、オンとオフの両方にゲーティングされ得る電子スイッチから構成される、コンバータ配置内にあってもよい。コンバータ２０２のコンバータ機構は、ＡＣ電力がＤＣ電力に整流され得るだけでなく、ＤＣ電力レベルも特定の値に制御され得る点で、整流器配置よりも高い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、コンバータ２０２に大電流サージの許容能力を提供し、低い故障率をもたらすことができる。別の実施形態では、ＶＳＤ  １０４の入力電圧よりも大きい出力電圧をＶＳＤ  １０４から得るために、コンバータ２０２は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータに結合されたダイオードまたはサイリスタ整流器あるいはパルス幅変調昇圧整流器を利用して、昇圧されたＤＣ電圧をＤＣリンク２０４に供給することができる。
【００１５】
ＤＣリンク２０４は、コンバータ２０２からのＤＣ電力をフィルタリングし、エネルギー蓄積用構成部品を形成する。ＤＣリンク２０４は、高い信頼率および非常に低い故障率を示す受動装置であるキャパシタおよびインダクタから構成されてもよい。最後に、インバータ２０６は、ＤＣリンク２０４上で並列接続されており、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用の可変周波数／可変電圧のＡＣ電力に変換する。インバータ２０６は、ダイオードが並列接続されたパワートランジスタまたは集積バイポーラ型パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）の電力スイッチを含むことができる電力モジュールである。さらに、上述され図２に示される内容から、ＶＳＤ  １０４のインバータ２０６が適切な出力電圧および周波数をモータ１０６に供給することができる限り、ＶＳＤ  １０４は様々な構成部品を組み込み得ることが理解されるはずである。
【００１６】
ＶＳＤ  １０４から給電されるべき各モータ１０６に関しては、対応するインバータ２０６が、ＶＳＤ  １０４の出力段に存在する。ＶＳＤ  １０４から給電され得るモータ１０６の数は、ＶＳＤ  １０４内に組み込まれるインバータ２０６の数に依存する。好ましい一実施形態では、ＤＣリンク２０４と並列接続され、対応するモータ１０６に給電するのに使用される２つまたは３つのインバータ２０６が存在してもよい。ＶＳＤ  １０４は、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がインバータ２０６のそれぞれに適切なＤＣ電圧を供給しこれを維持することができる限り、４つ以上のインバータ２０６が使用されてもよいことが、理解されるはずである。
【００１７】
好ましい一実施形態では、インバータ２０６は共通して、以下でより詳細に論じるように、インバータ２０６に供給された共通の制御信号または制御命令に基づいて、それぞれのインバータ２０６が所望の同じ電圧および周波数で対応するモータにＡＣ電力を供給するように、制御システムによって制御される。インバータ２０６の制御は、制御パネル１１０から行われても、上記の制御システムを組み込んだ他の適当な制御装置から行われてもよい。
【００１８】
ＶＳＤ  １０４は、モータ１０６の起動中に大きな突入電流がモータ１０６に到達するのを防ぐことができる。さらに、ＶＳＤ  １０４のインバータ２０６は、ＡＣ電源１０２に力率を約１とする電力を供給することができる。最後に、モータ１０６によって受信された入力電圧と入力周波数の両方をＶＳＤ  １０４が調整できる能力により、異なる電源毎にモータ１０６を改変する必要なく、ＶＳＤ  １０４を備えるシステムを外国および国内の様々な電力グリッド上で動作させることが可能になる。
【００１９】
図３は、冷凍システム内に組み込まれた本発明の一実施形態を全体的に示す。図３に示されるように、ＨＶＡＣ冷凍または液体冷却システム３００は、対応する冷媒回路内に組み込まれた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提供する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、対応する冷媒回路毎に２つ以上の圧縮機を有することもできることが、理解されるはずである。システム３００は、第１の圧縮機３０２と、第２の圧縮機３０３と、凝縮器配置３０８と、膨張装置と、水冷冷却器または蒸発器配置３１０と、制御パネル１１０とを含む。制御パネル１１０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換機と、マイクロプロセッサと、不揮発性メモリと、冷凍システム３００の動作を制御するインターフェイス基板とを含むことができる。制御パネル１１０はまた、ＶＳＤ  １０４、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されてもよい。従来のＨＶＡＣ冷凍または液体冷却システム３００は、図３には示されていない他の多くの特徴を含む。これらの特徴は、図面を簡略化し説明を分かりやすくするために意図的に省略されている。
【００２０】
圧縮機３０２および３０３は、冷媒蒸気を圧縮し、それを凝縮器３０８に引き渡す。圧縮機３０２および３０３は、別々の冷凍回路内で接続されることが好ましく、すなわち、圧縮機３０２および３０３からの冷媒出力が混合されず、システム３００の別々の回路内を移動した後に、圧縮機３０２および３０３内に再び入って別のサイクルを開始することが好ましい。別々の冷凍回路は、対応する熱交換用の単一の凝縮器筐体３０８と、単一の蒸発器筐体３１０とを使用することが好ましい。凝縮器筐体３０８および蒸発器筐体３１０は、パーティションを使用して、あるいはそれに相当する筐体または分離コイル配置を伴う他の分割手段を使用して、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からの冷媒出力は、それぞれシステム３００内を移動した後に分離されて、圧縮機３０２および３０３内に再び入るように、単一の冷媒回路内で組み合わされもよい。
【００２１】
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、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めた任意の適当なタイプの圧縮機であってもよい。圧縮機３０２および３０３の出力容量は、ＶＳＤ  １０４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、圧縮機３０２および３０３の動作速度に基づいていてもよい。凝縮器３０８に引き渡される冷媒蒸気は、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を経た結果、冷媒液体への相変化を受ける。凝縮器３０８からの凝縮された液体冷媒は、対応する膨張装置を経て蒸発器３１０に流れ込む。
【００２２】
蒸発器３１０は、冷房負荷の供給ライン用および戻りライン用の結線を含むことができる。２次液体は、水であることが好ましいが、他の任意の適当な２次液体、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であってもよく、戻りラインを介して蒸発器３１０内に入り、供給ラインを介して蒸発器３１０内から出る。蒸発器３１０内の液体冷媒は、２次液体の温度を冷却するために、２次液体との熱交換関係に入る。蒸発器３１０内の冷媒液体は、２次液体との熱交換関係を経た結果、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に戻ってサイクルを完了する。凝縮器３０４および蒸発器３０６内の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内では任意の適当な構成の凝縮器３０８および蒸発器３１０が使用され得ることが、理解されるはずである。
【００２３】
好ましいことに、制御パネル、マイクロプロセッサ、または制御装置１１０は、ＶＳＤ  １０４の動作、特にインバータ２０６の動作を制御する制御信号をＶＳＤ  １０４に供給して、ＶＳＤ  １０４の最適な動作設定を提供することができる。制御パネル１１０は、以下で詳細に論じるように、初期のシステム負荷条件を満足させる最大数の圧縮機を始動させるために、初期のシステム負荷条件に関するいくつかの所定の基準に応答して、ＶＳＤ  １０４のインバータ２０６を動作可能にし、あるいは動作不能にすることができる。
【００２４】
制御パネル１１０は、システム１００の動作を制御し、ＶＳＤ  １０４のインバータ２０６に関する動作構成を決定し実装する１つ（または複数）の制御アルゴリズムまたはソフトウェアを実行し、最大数の圧縮機を始動させて初期のシステム負荷条件を満足させる。一実施形態では、１つ（または複数）の制御アルゴリズムは、制御パネル１１０の不揮発性メモリに記憶されるコンピュータプログラムまたはソフトウェアであっても、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ものであってもよい。制御アルゴリズムは、１つ（または複数）のコンピュータプログラム内で実施され、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実装および実行されてもよいことが、当業者には理解されるはずである。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は、対応する制御パネル１１０の構成を変更して、必要な構成部品が組み込まれてもよく、もはや必要とされなくなった可能性のある構成部品があれば、それらの構成部品が取り除かれてもよい。
【００２５】
図４は、本発明の起動制御プロセスの一実施形態を示す。起動制御プロセスは、冷却システム用の容量制御プロセスまたは他の制御プログラムからの始動コマンドまたは命令に応答して開始されてもよい。起動制御プロセスは、スタンドアロン型のプロセスまたはプログラムであっても、冷却システム用の容量制御プログラムのようなより大きな制御プロセスまたはプログラム内に組み込まれてもよい。
【００２６】
このプロセスは、ステップ４０２で、ＶＳＤ内で動作可能にされるべき全てのインバータの指定または割当てを行い、あるいはこれと同様に、冷却システム内で始動されるべき全ての圧縮機の指定または割当てを行うことから始まる。システム効率を改善し、複数の圧縮機に対して始動プロセスを複数回繰り返す必要が生じるのを回避するには、冷却システム内で最大数の圧縮機を始動させ動作させることが好ましい。次に、ステップ４０４で、第１の所定の基準が満足されているか否かが決定される。第１の所定の基準は、冷却システムの最終動作期間、すなわち冷却システムがそれ自体の最後の動作サイクルにおいて動作状態にあった時間量が、第１の所定の期間（１ｓｔ  ＰＴＰ）よりも短いか否かを決定する基準である。第１の所定の期間は、約１分〜約３０分の間とすることができ、好ましくは約５分である。冷却システムの最終動作期間が第１の所定の期間よりも短い場合には、ステップ４０６で、始動されるべき圧縮機の数は、所定の圧縮機の数だけ減少され、好ましくは１つずつ減少される。冷却システムの最終動作期間が第１の所定の期間よりも短いことに応答して、始動されるべき圧縮機の数が減少されるのは、冷却システムの最終動作期間が短いことが、システム負荷が減少され、必ずしも全ての圧縮機を動作状態にする必要はないことを示唆するからである。
【００２７】
ステップ４０６で始動すべき圧縮機の数が減少された後、またはステップ４０４で第１の所定の基準が満足されない場合には、ステップ４０８で、起動制御プロセスは、第２の所定の基準が満足されているか否かを決定する。第２の所定の基準は、冷却システムのオフ状態または運転停止期間、すなわち冷却システムがそれ自体の最後の動作サイクル以降に運転停止されていた時間量が、第２の所定の期間（２ｎｄ  ＰＴＰ）よりも短いか否かを決定する基準である。第２の所定の期間は、約１分〜約３０分の間とすることができ、好ましくは約５分である。冷却システムの運転停止期間が第２の所定の期間よりも短い場合には、ステップ４１０で、始動されるべき圧縮機の数は、所定の圧縮機の数だけ減少され、好ましくは１つずつ減少される。冷却システムの運転停止期間が第２の所定の期間よりも短いことに応答して、始動されるべき圧縮機の数が減少されるのは、冷却システムの運転停止期間が短いことが、システム負荷が減少され、必ずしも全ての圧縮機を動作状態にする必要はないことを示唆するからである。
【００２８】
ステップ４１０で始動すべき圧縮機の数が減少された後、またはステップ４０８で第２の所定の基準が満足されない場合には、ステップ４１２で、起動制御プロセスは、第３の所定の基準が満足されているか否かを決定する。第３の所定の基準は、排出冷却液温度（ＬＣＨＬＴ）の変動率が所定のＬＣＨＬＴの変動率よりも低いか否かと、ＬＣＨＬＴが上限の制御範囲温度（ＣＲ）よりも、または設定値温度に所定のオフセット温度を足した温度よりも低いか否かとを決定する基準である。ＬＣＨＬＴは、液体が蒸発器内から離れまたは蒸発器内から出ていくときに、蒸発器内で冷却される液体の温度である。所定のＬＣＨＬＴの変動率は、約１゜Ｆ（約０．５℃）／分〜約５゜Ｆ（約２．７℃）／分の間とすることができ、好ましくは約３゜Ｆ（約１．６℃）／分である。制御範囲温度は、冷却システムのＬＣＨＬＴに関する所望の動作範囲温度であることが好ましく、好ましくは約３８゜Ｆ（約３．３℃）〜約５２゜Ｆ（約１１．１℃）の間の範囲とすることができる。設定値温度は、冷却システムに関する所望のＬＣＨＬＴであることが好ましく、好ましくは制御範囲の中間温度とすることができる。所定のオフセット温度は、約１゜Ｆ（約０．５℃）〜約１０゜Ｆ（約５．５℃）の間の範囲とすることができ、好ましくは約５゜Ｆ（約２．７℃）である。排出冷却液温度（ＬＣＨＬＴ）の変動率が所定のＬＣＨＬＴの変動率よりも低く、ＬＣＨＬＴが上限の制御範囲温度に所定のオフセット温度を足した温度よりも低い場合には、ステップ４１４で、始動されるべき圧縮機の数は、所定の圧縮機の数だけ減少され、好ましくは１つずつ減少される。排出冷却液温度（ＬＣＨＬＴ）の変動率が所定のＬＣＨＬＴの変動率よりも低いこと、ＬＣＨＬＴが上限の制御範囲温度に所定のオフセット温度を足した温度よりも低いことに応答して、始動されるべき圧縮機の数が減少されるのは、ＬＣＨＬＴが低く、ＬＣＨＬＴの変動率も低いことが、システム負荷が減少され、必ずしも全ての圧縮機を動作状態にする必要はないことを示唆するからである。
【００２９】
ステップ４１４が完了した時点、またはステップ４１２で第３の所定の基準が満足されない場合には、起動プロセスは終了し、始動されるべき圧縮機の数を制御プログラムに、例えば起動プロセスを開始した冷却システム用の容量制御プログラムに供給する。ここで始動されるべき圧縮機の数は、ステップ４０６、４１０、または４１４の所定の基準のうちのいずれかの満足に応答する、始動されるべき圧縮機の数の減少数を圧縮機の最大数から引いた数と等しい。圧縮機の最大数が圧縮機の数の対応する減少数よりも少なくまたはそれと等しい故に、始動されるべき圧縮機の数がゼロ（または負）と等しくなった場合には、起動制御は、１つの圧縮機が始動されるべき旨を指示する。別法として、起動制御は、始動されるべき圧縮機の数が１と等しくなったときに、始動されるべき圧縮機の数がそれ以上減少しないようにすることもできる。
【００３０】
ステップ４０４、４０８、および４１２で実行される各決定はどのような所望の順番で完了されてもよく、図４に示される順番は単なる例示にすぎないことが、理解されるはずである。さらに、上記の起動制御プロセスには、別の所定の基準が組み込まれてもよく、その場合は、提供される圧縮機の数を調整する別の機会が与えられるはずである。上記の別の所定の基準の満足により、始動されるべき圧縮機の数が増加しても、始動されるべき圧縮機の数が減少してもよい。同様に、上記の起動制御プロセスでは、冷却システムの初期起動時に始動されない圧縮機の数を制限するために、すなわちより多くの圧縮機が始動できるようにするために、より少ない数の所定の基準が使用されてもよい。
【００３１】
本発明の一実施形態では、第１の所定の期間と、第２の所定の期間と、所定の変動率と、上限の制御範囲温度を含む制御範囲温度と、設定値温度と、所定のオフセット温度とのうちの１つまたは複数は、ユーザによって所望の値に設定されまたは調整されてもよい。本発明の別の実施形態では、第１の所定の期間と、第２の所定の期間と、所定の変動率と、上限の制御範囲温度を含む制御範囲温度と、設定値温度と、所定のオフセット温度とは、予め設定されており、ユーザによって変更も調整もされ得ない。
【００３２】
本発明は、好ましい一実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することのない様々な変更が加えられてもよく、また、本発明の諸要素が諸種の等価物によって置き換えられてもよいことが、当業者には理解されるであろう。さらに、個々の状況または材料に適合するように、本発明の本質的な範囲から逸脱することのない多くの修正が、本発明の教示に加えられてもよい。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本明細書に開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内にある全ての実施形態を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明と共に使用され得る一般的な応用例を示す図である。
【図２】本発明と共に使用され得る変速駆動装置の概略図である。
【図３】本発明と共に使用される冷凍または冷却システムの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の起動制御プロセスの一実施形態を示す流れ図である。
【図１】
2007532860.tif 000003
【図２】
2007532860.tif 000004
【図３】
2007532860.tif 000005
【図４】
2007532860.tif 000006
【国際調査報告】
2007532860.tif 000007
2007532860.tif 000008
2007532860.tif 000009