(57)【要約】  冷凍システム用のエネルギー分析器が、圧縮機（６０）と、凝縮器（７０）と、蒸発器（１１０）と、第１の駆動型とを有する冷凍回路を含む。記憶装置が、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転性能を、第２の駆動型を必要としないで第２の駆動型のそれに相関させる方程式を含む。この方程式は、２つの変数、すなわち、凝縮器（７０）に入る水の温度と、第２の駆動型の設計電力で除した第２の駆動型の入力電力によって画成される比率との異なる組合せを有する多項式を画成する。これらの値のそれぞれは、冷凍システムの運転時に連続的に計算される。方程式の解は、第２の駆動型の設計入力電力で除した第２の駆動型の入力電力に相関する。次いで、第１の駆動型との比較のために、第２の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するエネルギーコストを算出することができる。
2007530907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の駆動型に対して、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを比較する方法であって、
第１の駆動型を使用する冷凍システムを提供するステップと、
第２の駆動型を使用する前記冷凍システムの運転費を計算するために、前記冷凍システムの少なくとも１つの運転パラメータを取り込む方程式を提供するステップと、
前記冷凍システムの前記少なくとも１つの運転パラメータを測定するステップと、
前記第１の駆動型を使用する前記冷凍システムの運転に関連するコストを求めるステップと、
前記方程式および前記測定された少なくとも１つの運転パラメータを使って、前記第２の駆動型を使用する前記冷凍システムの運転に関連するコストを計算するステップと、
前記第１の駆動型を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストを、前記第２の駆動型を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストと比較するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
コストを計算する前記ステップは、
前記冷凍システムを所定時間の間運転するために前記第１の駆動型が必要とするエネルギー量を求めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
コストを計算する前記ステップは、
前記第１の駆動型に必要な所定のエネルギー量で除した、前記第１の駆動型が必要とする前記エネルギー量に基づく比率を計算するステップをさらに含み、
前記計算された比率は前記方程式に取り込まれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の駆動型は、定速度駆動および可変速度駆動の一方であり、前記第２の駆動型は、定速度駆動および可変速度駆動の一方である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の駆動型は定速度駆動であり、前記第２の駆動型は可変速度駆動である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の駆動型は可変速度駆動であり、前記第２の駆動型は定速度駆動である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
方程式を提供する前記ステップは、多項式を提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
多項式を提供する前記ステップは、前記冷凍システムの運転に関連する値を入力するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの測定された運転パラメータは、凝縮器に入る流体の温度、凝縮器を出る流体の温度、飽和凝縮温度、および蒸発器温度と凝縮器温度との間の温度差から成る群から選択された少なくとも１つのパラメータである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、
前記定速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストを、前記可変速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストと比較する前記ステップを所定の持続時間の間、所定の時間間隔で反復するステップと、
反復されたコスト比較の結果を記憶するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
方程式を提供する前記ステップは、
Ｃ１＋（Ｃ２×Ａ）＋（Ｃ３×Ａ２）＋（Ｃ４×Ｂ）＋（Ｃ５×Ａ×Ｂ）＋（Ｃ６×Ａ２×Ｂ）＋（Ｃ７×Ｂ２）＋（Ｃ８×Ａ×Ｂ２）＋（Ｃ９×Ａ２×Ｂ２）の形式で多項式を提供するステップを含み、上式でＣ１からＣ９までは定数であり、Ａは第１の駆動型の設計ｋＷに対する第１の駆動型の入力ｋＷの比率であり、またＢは前記少なくとも１つの測定された運転パラメータである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの測定された運転パラメータは、凝縮器に入る流体の温度、凝縮器を出る流体の温度、飽和凝縮温度、および蒸発器温度と凝縮器温度との間の温度差から成る群から選択された少なくとも１つのパラメータである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
方程式を提供する前記ステップは、前記冷凍システムで使用された冷媒に応答して、前記多項式の定数Ｃ１からＣ９までを決定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
方程式を提供する前記ステップは、前記冷凍システムで使用された凝縮器流体に応答して、前記多項式の定数Ｃ１からＣ９までを決定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
方程式を提供する前記ステップは、前記冷凍システムで使用された蒸発器流体に応答して、前記多項式の定数Ｃ１からＣ９までを決定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記蒸発器流体は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、塩化カルシウムブライン、および塩化ナトリウムブラインから成る群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
方程式を提供する前記ステップは、前記冷凍システムで使用される圧縮機の種類に応答して、前記多項式の定数Ｃ１からＣ９までを決定するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
閉ループで連結された、電動機によって駆動される圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有する冷凍回路と、
前記圧縮機の電動機を駆動するための第１の駆動型と、
前記冷凍回路の少なくとも１つの運転パラメータを測定するための少なくとも１つの感知素子と、
マイクロプロセッサおよび記憶装置および少なくとも１つのコンピュータプログラムを含むコンピュータシステムとを備える冷凍システムであって、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、
前記第１の駆動型および第２の駆動型を使用する前記冷凍回路の運転費を計算する手段と、
前記冷凍回路において前記第１の駆動型によって所定時間の間消費されたエネルギー量を計算する手段と、
前記第１の駆動型が必要とする所定のエネルギー量で除した、前記第１の駆動型によって使用される前記エネルギー量に基づく第１の比率を計算する手段と、
前記第２の駆動型が必要とする所定のエネルギー量で除した、前記第２の駆動型が必要とする前記エネルギー量に基づく第２の比率を計算する手段とを含み、前記第２の比率は、前記第１の比率および前記少なくとも１つの運転パラメータを方程式に対する入力として有する前記方程式から求められる、冷凍システム。
【請求項１９】
前記第１の駆動型は定速度駆動であり、前記第２の駆動型は可変速度駆動である、請求項１８に記載の冷凍システム。
【請求項２０】
前記第１の駆動型は可変速度駆動であり、前記第２の駆動型は定速度駆動である、請求項１８に記載の冷凍システム。
【請求項２１】
前記第１の駆動型は第１の定速度駆動であり、前記第２の駆動型は第２の定速度駆動である、請求項１８に記載の冷凍システム。
【請求項２２】
前記第１の駆動型は第１の可変速度駆動であり、前記第２の駆動型は第２の可変速度駆動である、請求項１８に記載の冷凍システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、前記定速度駆動を使用する前記冷凍回路の運転に関連する前記コストを、前記可変速度駆動を使用する前記冷凍回路の運転に関連する前記コストと反復して比較し、かつ比較の結果を記憶する、請求項１９に記載の冷凍システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの測定された運転パラメータは、凝縮器に入る流体の温度、凝縮器を出る流体の温度、飽和凝縮温度、および蒸発器温度と凝縮器温度との間の温度差から成る群から選択される、請求項１８に記載の冷凍システム。
【請求項２５】
前記方程式は多項式である、請求項１９に記載の冷凍システム。
【請求項２６】
前記多項式は、
Ｃ１＋（Ｃ２×Ａ）＋（Ｃ３×Ａ２）＋（Ｃ４×Ｂ）＋（Ｃ５×Ａ×Ｂ）＋（Ｃ６×Ａ２×Ｂ）＋（Ｃ７×Ｂ２）＋（Ｃ８×Ａ×Ｂ２）＋（Ｃ９×Ａ２×Ｂ２）の形式であり、上式でＣ１からＣ９までは定数であり、ＡはＣＳＤ設計ｋＷに対するＣＳＤ入力ｋＷの比率であり、またＢは前記少なくとも１つの測定された運転パラメータである、請求項２５に記載の冷凍システム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの測定された運転パラメータは、凝縮器に入る流体の温度、凝縮器を出る流体の温度、飽和凝縮温度、および蒸発器温度と凝縮器温度との間の温度差から成る群から選択される、請求項２６に記載の冷凍システム。
【請求項２８】
前記多項式の前記定数Ｃ１からＣ９までは、異なる冷媒を使用する前記冷凍システムに応答して決定される、請求項２６に記載の冷凍システム。
【請求項２９】
前記多項式の前記定数Ｃ１からＣ９までは、異なる凝縮器流体を使用する前記冷凍システムに応答して決定される、請求項２６に記載の冷凍システム。
【請求項３０】
前記多項式の前記定数Ｃ１からＣ９までは、異なる種類の圧縮機を使用する前記冷凍システムに応答して決定される、請求項２６に記載の冷凍システム。
【請求項３１】
前記多項式の前記定数Ｃ１からＣ９までは、異なる蒸発器流体を使用する前記冷凍システムに応答して決定される、請求項２６に記載の冷凍システム。
【請求項３２】
前記蒸発器流体は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、塩化カルシウムブライン、およびは塩化ナトリウムブラインから成る群から選択される、請求項３１に記載の冷凍システム。
【請求項３３】
可変速度駆動に対して、定速度駆動を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを比較する方法であって、
定速度駆動を使用する冷凍システムを提供するステップと、
可変速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転費を計算するために、前記冷凍システムの少なくとも１つの運転パラメータを取り込む方程式を提供するステップと、
前記冷凍システムの前記少なくとも１つの運転パラメータを測定するステップと、
前記定速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連するコストを求めるステップと、
前記方程式および前記測定された少なくとも１つの運転パラメータを使って、前記可変速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連するコストを計算するステップと、
前記定速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストを、前記可変速度駆動を使用する前記冷凍システムの運転に関連する前記コストと比較するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年４月７日に出願の米国特許出願第１０／８１９８５０号の一部継続出願である。
本発明は、一般にエネルギー分析器に関し、さらに詳細には、固定または定速度駆動と較べるときに、固定または定速度鼓動を組み込む冷凍システムに使用して、可変速度駆動を組み込む冷凍システムの運転費節減の推定値を提供するためのエネルギー分析器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機システムのような冷凍システムは、内部空間を冷却するために、圧縮機および蒸発器を含む冷凍回路の中を循環する冷媒蒸気を圧縮するように実質的に定速度で動作する圧縮機によって駆動され得る。冷凍機システムの性能は、所定のエネルギー量を消費する間に、定格水頭で定格能力を実現するように設計される。例えば、定格約３０℃（８５°Ｆ）の進入凝縮器水温（「ＥＣＷＴ」）で定格４００トンの冷却能力を有する冷凍機システムは、２５０ｋＷなどの所定のエネルギー率で４００トンの冷却を実現し得る。定速度駆動（「ＣＳＤ」）を使用して定速度で圧縮機を動作させることによって、圧縮機は、冷却負荷および水頭が圧縮機の定格能力よりも小さいとき、冷却負荷および水頭に適合するのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーを消費する。より低い冷却負荷およびより低い水頭によって生じる浪費エネルギーの量はかなりのものになり得る。
【０００３】
圧縮機の電動機を駆動するために可変速度駆動（「ＶＳＤ」）を導入すると、可変的な冷却負荷および可変的な冷却水頭に応答して、圧縮機の電動機を可変速度で動作させることが可能になる。例えば、冷却負荷の減少に応答して、ＶＳＤは圧縮機の電動機の動作速度を低下させ、同様に減少した冷却負荷に適合するために冷凍システムによって行われる冷却を低下させる。たとえシステムが能力全開で運転中であっても、水頭の低下（湿球外気温度の低下）に応答して速度を低下させることも可能である。圧縮機の電動機の動作速度を低下させると、圧縮機の動作に要するエネルギー量が減少してエネルギーの節減をもたらす。このような節減はかなりのものになり、典型的には、ほんの数年間運転するだけで、冷凍システム中の既存のＣＳＤを交換するためのＶＳＤの搭載コストが賄える。
【０００４】
冷凍システムの所有者にＶＳＤを搭載するように薦める１つの方法は、設置者が、所有者に対して、所有者に殆どまたは一切のコストを掛けずに、ＶＳＤが所有者の冷凍システムに搭載される仕組みを構成することである。設置者には、ＶＳＤ費およびその搭載コストを回収するために、所定期間の間、冷凍システムを運転することによって実現したコスト節減の何パーセントかが支払われることになる。しかし、コスト節減の計算は遂行が容易ではない。まず第１に、ＣＳＤが取り外されてしまっているので、もはやＣＳＤの動作に関連するエネルギーコストを測定する直接的な手段が存在しない。第２に、圧縮機の速度、すなわち、ＶＳＤは、その呼び名が示唆するように常に変化しているので、ＶＳＤの動作は、ＣＳＤ対ＶＳＤの動作関連コストの比較には不適切である。
【０００５】
冷凍システムの所有者にＶＳＤを搭載するように薦める別の方法は、設置者が、冷凍システムに分析器を取り付けて、ＶＳＤを搭載することなくＶＳＤ対ＣＳＤの動作間における見込みコスト節減を提示することである。しかし、先ほど論じたように、このような比較は実行が容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、冷凍システムがＶＳＤのみを使用していながら、または別法として冷凍システムがＣＳＤのみを使用していながら、冷却システム中のＣＳＤ対ＶＳＤの動作関連コスト間における差を正確に比較し、計算し、かつ表示するための方法に対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷凍システムが第１の駆動型で運転中に、第２の駆動型に対して、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを比較する方法に関する。これらのステップは、第２の駆動型を使用する冷凍システムに対して、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転性能を相関させる方程式を提供するステップと、冷凍システムの運転に関連する値を入力するステップと、方程式に関連するパラメータを測定するステップと、冷凍システムを所定時間の間運転するために第１の駆動型が必要とするエネルギー量を求めるステップと、第１の駆動型に必要な所定エネルギー量で除した、第１の駆動型が必要とするエネルギー量に基づく比率を計算するステップと、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを計算するステップと、方程式を用いて第２の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを計算するステップと、第１の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストを、第２の駆動型を使用する冷凍システムの運転に関連するコストと比較するステップとを含む。
【０００８】
本発明は、閉ループで連結された、電動機によって駆動される圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有する冷凍回路を含む冷凍システムにさらに関する。第１の駆動型は圧縮機の電動機を駆動する。コンピュータシステムであって、マイクロプロセッサと、第２の駆動型を使用する冷凍回路の運転費を計算するための方程式を記憶する記憶装置とを含むコンピュータシステム。方程式は、冷凍回路の少なくとも１つの測定された運転パラメータを取り込む。少なくとも１つの感知素子が、冷凍回路の少なくとも１つの運転パラメータを測定する。コンピュータシステムは、所定時間の間に冷凍回路を使用する第１の駆動型が必要とするエネルギー量を求めるように構成される。第１の比率であって、第１の駆動型が必要とする所定のエネルギー量で除した、第１の駆動型が必要とするエネルギー量に基づく第１の比率。第２の比率であって、第１の比率および少なくとも１つの運転パラメータを用いて方程式を解くためのコンピュータシステムによって得られる第２の比率。第２の比率は、第２の駆動型が必要とする所定のエネルギー量で除した、第２の駆動型が必要とするエネルギー量に基づく。
【０００９】
本発明は、閉ループで連結された、電動機によって駆動される圧縮機、凝縮器、および蒸発器を有する冷凍回路を含む冷凍システムに関する。第１の駆動型は圧縮機の電動機を駆動する。少なくとも１つの感知素子が冷凍回路の少なくとも１つの運転パラメータを測定する。コンピュータシステムがマイクロプロセッサおよび記憶装置および少なくとも１つのコンピュータプログラムを含み、この少なくとも１つのコンピュータプログラムは、第１の駆動型および第２の駆動型を使用する冷凍回路の運転費を計算するように構成される。一定量のエネルギーが、所定時間の間に冷凍回路における第１の駆動型によって使用される。第１の比率は、第１の駆動型が必要とする所定エネルギー量で除した、第１の駆動型によって消費されたエネルギー量に基づく。第２の比率は、第２の駆動型が必要とする所定のエネルギー量で除した、第２の駆動型が必要とするエネルギー量に基づく。第２の比率は、第１の比率および少なくとも１つの運転パラメータを方程式に対する入力として有する方程式から求められる。
【００１０】
本発明の主要な利点においては、ＣＳＤ駆動式冷凍システムを必要としないで、ＣＳＤとは異なるＶＳＤを備える冷凍システムの運転におけるエネルギーの節減を比較できることである。
【００１１】
本発明の別の利点は、ＶＳＤ駆動式冷凍システムを必要としないで、ＶＳＤとは異なるＣＳＤを備える冷凍システムの運転における未実現のエネルギー節減を比較できることである。
【００１２】
本発明の別の利点は、ＣＳＤに関連する一群の性能曲線の処理を必要としないで、ＣＳＤとは異なるＶＳＤを備える冷凍システムの運転におけるエネルギーの節減を比較できることである。
【００１３】
本発明のさらに他の利点は、ＶＳＤに関連する一群の性能曲線の処理を必要としないで、ＶＳＤとは異なるＣＳＤを備える冷凍システムの運転における未実現のエネルギー節減を比較できることである。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点は、実施例としてのみ本発明の原理を例示する添付の図面と併せて採用した、好ましい実施形態のさらに詳細な以下の説明から明白であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
可能な場合には、同じまたは同様の部品を指すのに図面全体を通じて同じ参照番号が使用される。
【００１６】
図１は、本発明の応用例の全体を例示する。ＡＣ電源２０が、電動機５０に動力を供給する可変速度駆動（ＶＳＤ）３０に電力を供給する。別の実施形態では、ＶＳＤ３０は２つ以上の電動機５０に動力を供給してもよいし、または幾つかのＶＳＤ３０もしくはＶＳＤ部のそれぞれを使用して対応する電動機５０に動力を供給してもよい。電動機５０を使用して冷凍システムまたは冷凍機システム１０の対応する圧縮機６０を駆動することが好ましい。
【００１７】
ＡＣ電源２０は、現場に存在するＡＣ公共電源回路網または配電システムから単相または多相（例えば、三相）の固定電圧、固定周波数のＡＣ電力をＶＳＤ３０に供給する。ＡＣ電源２０は、その対応するＡＣ公共電源回路網に応じて、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源周波数で２００Ｖ、２３０Ｖ、３８０Ｖ、４６０Ｖ、もしくは６００ＶのＡＣ電圧または線間電圧をＶＳＤ３０に供給することができる。
【００１８】
ＶＳＤ３０は、特定の固定した線間電圧および固定した電源周波数を有するＡＣ電力をＡＣ電源２０から受け取り、望ましい電圧および望ましい周波数（両方とも特定の要件に適合するように相応して変更可能である）でＡＣ電力を電動機５０に供給する。ＶＳＤ３０は、電動機５０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し得る電動機５０にＡＣ電力を供給できることが好ましい。別の実施形態では、ＶＳＤ３０は、電動機５０の定格電圧および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も可能であるが、同じかまたは低い電圧のみを供給することも可能である。
【００１９】
マイクロプロセッサ、制御装置、または制御盤４０を使用してＶＳＤ３０、電動機５０を制御し、制御盤４０は、表示器およびキーパッドを含むことが好ましく、ＣＳＤ（図示せず）を使用するのではなく、ＶＳＤ３０を使用する冷却システムの運転に関連するコストの分析および比較を行うために使用することができる。以下では、特に、このようなＶＳＤ３０とＣＳＤのコスト比較がＣＳＤの非存在下でさらに詳細に論じられる。
【００２０】
制御盤４０は、１つもしくは複数の制御アルゴリズムまたはソフトウェアを使用して、冷凍システム１０の運転を制御し、かつ冷凍システム１０に対する特定の出力能力要件に応答して圧縮機６０の能力を制御するための動作構成の決定および実施を行う制御システムを実行する。１つの実施形態では、１つもしくは複数の制御アルゴリズムは、制御盤４０の不揮発性記憶装置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、さらにそれらは制御盤４０のマクロプロセッサによって実行可能な一連の命令を含み得る。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として具現されかつ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、制御アルゴリズムは、当業者によってデジタルおよび／またはアナログ式のハードウェアを使用して実施されかつ実行され得ることを理解すべきである。
【００２１】
電動機５０は、可変速度で動作可能な誘導電動機であることが好ましい。誘導電動機は、２極、４極、または６極を含む任意適切な極配置を有し得る。しかし、可変速度で動作できる任意適切な電動機が本発明に使用可能である。
【００２２】
制御盤、マイクロプロセッサ、または制御装置４０は、制御盤４０によって受け取られた特定の感知素子の読取り値に応じてＶＳＤ３０および電動機５０に最適の動作設定値を供給するように、ＶＳＤ３０の動作、特に、電動機５０の動作を制御するための制御信号をＶＳＤ３０に送出することが好ましい。例えば、冷凍システム１０では、制御盤４０は、冷凍システム１０の変化する条件に対応するために、ＶＳＤ３０によって供給される出力電圧および周波数を調節することが可能である。すなわち、制御盤４０は、電動機５０の望ましい動作速度および圧縮機６０の望ましい能力を実現するために、圧縮機６０に対する増大または減少する負荷／水頭条件に応答して、ＶＳＤ３０によって供給される出力電圧および周波数を増大または減少することができる。従来のＨＶＡＣシステム、冷凍システム、または液体冷凍機システム１０は、図１に示されていない数多くの他の特徴を含む。これらの特徴は、例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割愛されている。
【００２３】
冷凍システム１０は、凝縮器配置７０、液溜めなどの熱除去（ＨＯＲ）装置８０（水を凝縮器７０に供給する供給管９０と、水をＨＯＲ装置８０に戻す戻り管１００とを有する）、膨張装置、水冷凍機、または蒸発器配置１１０をさらに含む。制御盤４０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、マイクロプロセッサ、不揮発性記憶装置、冷凍システム１０の運転を制御するためのインターフェース盤を含み得る。制御盤４０は、ＶＳＤ３０、電動機５０、および圧縮機６０の動作を制御するためにも使用可能である。圧縮機６０は、冷媒蒸気を圧縮してそれを凝縮器７０に送出する。
【００２４】
圧縮機６０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、または他の種類の圧縮機を含む任意適切な種類の圧縮機であり得る。最良適合曲線の係数は、関係は同じのままであるが、圧縮機の種類依存性または冷媒依存性である（下の方程式〔１〕および〔２〕参照）。圧縮機６０の出力能力は圧縮機６０の動作速度に基づき得るが、その動作速度はＶＳＤ３０によって駆動される電動機５０の出力速度に依存する。凝縮器７０に送出された冷媒蒸気は、空気も使用可能な場合もあるが、水のような流体と熱交換関係に入り、この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経る。凝縮器７０からの凝縮された液体冷媒は、対応する膨張装置を通過して蒸発器１１０に流れる。
【００２５】
蒸発器１１０は、冷却負荷の供給管および戻り管のための連結部を含み得る。二次液体、それは水であることが好ましいが、他の任意適切な二次液体、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、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は、戻り管を経由して蒸発器１１０の中に進入し、供給管を経由して蒸発器１１０を出る。蒸発器１１０中の液体冷媒は、二次液体の温度を冷却するために二次液体と熱交換関係に入る。蒸発器１１０中の冷媒液体は、二次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経る。次いで、蒸発器１１０中の蒸気冷媒は圧縮機６０に戻り、そのサイクルを終了する。凝縮器７０および蒸発器１１０において冷媒の適切な相変化が実現すれば、凝縮器７０および蒸発器１１０の任意適切な構成を本システム１０で使用できることが理解されるべきである。
【００２６】
本発明は、冷凍システム１０の運転性能をＶＳＤ３０対ＣＳＤに相関させ得る方程式を含む。本発明の方程式は、表される冷凍システムの運転性能に正確に対応するように認定されている空気調和および冷凍施設（ＡＲＩ）プログラムから導出される。しかし、本発明の方程式は、それぞれの曲線が選択された定水頭を表し、ＶＳＤを使用する冷凍システムの運転に関する多くの曲線（図２、３、および７、８が例示するような）から作成された単一の「最良適合」曲線を利用する。同様に、ＣＳＤを使用する冷凍システムの運転に関する多くの曲線からも単一の「最良適合」曲線が作成される。それぞれの「最良適合」曲線は、所与の温度で供給管９０から凝縮器７０に入る水などの冷却流体を有する冷凍曲線の運転に対応する。一旦、ＶＳＤ３０を使用して冷凍システムが運転されると、負荷百分率（％負荷）を測定することができる。この％負荷は、冷凍システムの設計能力で除した、冷凍システムによって供給された冷却量の比率である。例えば、冷凍システムが４００トンの設計冷却能力を有し、かつ２００トンを供給するように運転中であれば、その％負荷は５０％である。対応するＣＳＤおよびＶＳＤ曲線に関する％負荷は比較時では同一であるので、その曲線は重なり得る。共通のｘ軸切片の値（％負荷）を有する、重なった最良適合曲線（それは計算図表を画成する）を相関させることによって、運転費の比較ができるように、ｙ軸切片（％ｋＷ）を比較することが可能である。
【００２７】
本発明の２つの方程式は、一方が冷媒Ｒ１３４ａを使用する冷凍システムから導出され（図２〜６）、他方が冷媒Ｒ１２３を使用する冷凍システムから導出された（図７〜１１）。それぞれの方程式は同じ方法で導出されるので、図２〜６のみを詳細に論じる。それぞれの導出された方程式は、以下でさらに詳細に論じる２つのパラメータの同じ組合せを含む９項の多項式である。
【００２８】
図２は、ＣＳＤを使用し、冷媒Ｒ１３４ａを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温（「ＥＣＷＴ」）（図１の供給管９０を参照）を有する冷凍システムに関する性能曲線を示す。それぞれの曲線は、トン単位で表した異なる冷却能力（１トンは１２，０００英国熱単位に等しい）を有する冷凍システムに対応する。２００トン刻みで増加する４００〜１，４００トンに対応する６つの異なる冷却能力曲線が存在する。７番目の曲線が最良適合曲線であり、それは６つの冷却能力曲線に最も近似して対応する曲線の当てはめプログラムから計算された。図３は、図２で測定されたものと同じデータを測定したものであるが、但し、図３はＶＳＤを使用する冷凍システムに関する性能曲線に対応する。しかし、当業者にはよく知られているように、水頭も退出凝縮器水温（「ＬＣＷＴ」）、飽和凝縮温度、冷媒圧力、または蒸発器と凝縮器との間の温度差の関数として測定可能である。これらの異なる測定値は、関係式の係数を変更することによって方程式に取り込むことができる（下の方程式〔１〕および〔２〕参照）。
【００２９】
同様の性能曲線の組が、約２．８℃（５°Ｆ）刻みのそれぞれのＥＣＷＴの増加に対して約７℃〜約３５℃（４５°Ｆ〜９５°Ｆ）の範囲に関して作成された。図４は、約２．８度（５度）刻みで増加する約７℃〜約３５℃（４５〜９５°Ｆ）に亘る異なるＥＣＷＴにおける、ＣＳＤを使用する冷凍システムに関する性能曲線を示す。同様に、図５は、約２．８度（５度）刻みで増加する約７℃〜約３５℃（４５〜９５°Ｆ）に亘る異なるＥＣＷＴにおける、ＶＳＤを使用する冷凍システムに関する性能曲線を示す。
【００３０】
図６は、約１８℃（６５°Ｆ）のＥＣＷＴに対してＣＳＤおよびＶＳＤを使用する冷凍システムに関する両方の性能曲線を含む。これらの曲線は相互に異なるが、これらの曲線は、それらが適用される特定の時点では共通の冷却負荷を共有する。例えば、冷凍システムが５００トンの装置であり、かつ特定の冷却負荷が３５０トンであれば、その％負荷は７０％である。これらの曲線のそれぞれと交差するように垂直のｘ切片線を７０％負荷から引くことができるが、点ＡはＶＳＤ曲線に関し、点ＢはＣＳＤ曲線に関する。同様に、次いで水平線をＶＳＤ曲線の点Ａから引いてｙ切片点Ｃを画成することができる。次に水平線をＣＳＤ曲線の点Ｂから引いてｙ切片点Ｄを画成することができる。点ＣおよびＤのそれぞれは％ｋＷの読取り値に対応し、それは１００％負荷、すなわち、設計負荷で消費されるエネルギーと比較した消費エネルギーの百分率である。設計負荷で消費されたエネルギー量は設計ｋＷである。この設計負荷は定格電動機速度および電動機に供給された電圧に基づくので、電動機速度が定格電動機速度を超過すれば、図６の右手上方部分の曲線の一部によって示すように、％負荷と％ｋＷの両方が１００％、すなわち、設計負荷および設計ｋＷを超過し得る。
【００３１】
エネルギーコストを計算するために、それぞれの速度の駆動に関する％ｋＷ読取り値のそれぞれをその設計ｋＷでそれぞれに乗じてｋＷ値を得る。次いで、それぞれの設計ｋＷで乗じた後で、％負荷（ｙ軸）上の点ＣとＤとの間の差である差ｋＷを得るために、算出されたｋＷ値のそれぞれを相互に減ずる。しかし、エネルギー消費はｋＷ時で表わされるのが典型である。したがって、一旦、差ｋＷが算出されたら、この差を差ｋＷが生じた時間量で乗じ、次いでエネルギーの課金料率（１ｋＷ時当たり０．０６ドルなど）でさらに乗じる。
【００３２】
先述のように、図２〜６および図７〜１１は冷凍システム性能曲線に対応しており、図７〜１１の冷凍システムは、図２〜６のＲ１３４ａ（またはＲ２２）に対して異なる冷媒Ｒ１２３（またはＲ１１）を使用し、さらにＲ１２３冷凍システムにおける冷却能力は、Ｒ１３４ａ冷凍システムにおける４００〜１，４００トンに対して３００〜８００トンであったが、同じ方法で作成されている。
【００３３】
図２等におけるように、それぞれ約２．８℃（５°Ｆ）刻みで増えるＥＣＷＴに対して単一の曲線を得るために曲線当てはめポイントを結合することによっては、もはや厳密な値が得られない。すなわち、図２の当てはめ曲線は、図２における水頭／能力曲線のいずれに関する曲線にも厳密には一致しない。しかし、これらの曲線は実質的に相互に重なるので、最良適合近似値は僅差であり、これらの値は任意に選択された水頭／能力の約５％以内であるのが典型である。最良適合近似法は、別様であればこのような計算を実行するために入手する必要があるかなりの量のデータに対する要件を取り除く。このような最良適合近似法は大幅に簡素化された手法であるが、図６で論じたように、それには、それぞれ約２．８℃（５°Ｆ）刻みで増加するＥＣＷＴに対してＣＳＤとＶＳＤの両方に関する性能曲線を維持し、かつ％ｋＷ比率を求めるために数多くの計算を実行することが依然として必要である。
【００３４】
曲線処理および関連計算を回避するために、ＣＳＤ設計ｋＷ（「Ｄ」として識別される）に対するＣＳＤ入力の比率を得るために、それぞれ約２．８℃（５°Ｆ）刻みで増加するＥＣＷＴに対する最良適合曲線データを使用して、それぞれの図４および９における２つの冷凍システムのそれぞれに関する方程式を導出した。これらの方程式は、異なる係数を有するが、それぞれが２項の様々な組合せに基づく９項の多項式を画成する。第１項「Ｘ」は、０．００から１．００までの値域に亘る、ＶＳＤ設計ｋＷに対するＶＳＤ入力ｋＷの比率である。第２項「Ｙ」は、華氏（°Ｆ）で測定したＥＣＷＴである。方程式〔１〕は、図４の曲線から抽出したデータから導出され、方程式〔２〕は、図９の曲線から抽出したデータから導出される。
【００３５】
【数１】
2007530907.tif 000003
【００３６】
これらの方程式は、どちらの駆動に関しても冷凍システムの性能曲線を必要としないで、ＣＳＤを使用する冷凍システムのエネルギーコストとＶＳＤを使用する冷凍システムの測定されたエネルギーコストとの比較を可能にする。
【００３７】
この方程式を適用することによって、ＣＳＤを使用する冷凍システム１０に対して、ＶＳＤ３０を使用する冷凍システム１０に関するコスト節減を計算するために、１ｋＷ時当たりのコストおよびＥＣＷＴが与えられる必要があるように、ＶＳＤ設計ｋＷとＣＳＤ設計ｋＷの両方を与えられる必要がある。１つの実施例では、冷媒Ｒ１３４ａを使用する８００トンの冷凍システムでは、ＶＳＤに関する設計ｋＷが５３０ｋＷであり、ＣＳＤに関する設計ｋＷが５０８ｋＷであり、さらに入力ＶＳＤが２８５ｋＷであった。ＥＣＷＴは約２２℃（７２°Ｆ）であった。したがって、「Ｘ」項（入力可変速度ｋＷ／ＶＳＤ設計ｋＷ）は、５３０ｋＷで除された２８５ｋＷであり、すなわち、約０．５４であった。「Ｙ」項は約２２（７２）である。これらの値を方程式〔１〕に代入すると、約０．６８の「Ｄ」に関する値を得るが、それはＣＳＤ設計ｋＷで除されたＣＳＤ入力ｋＷ（「Ｚ」）の比率である（Ｄ＝０．６８＝Ｚ／５０８）。これは３４５ｋＷのＣＳＤ入力ｋＷに関する値を与える。
【００３８】
方程式からの結果を図表データに照らして二重チェックするために、冷媒Ｒ１３４ａを使用する可変速度曲線である図５を参照されたい。線「Ｅ」は、０．５４（５４％）から水平に延びて点「Ｆ」に達するｙ切片である。点「Ｆ」は、ＥＣＷＴが約２２℃（７２°Ｆ）であったので、約２１℃（７０°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線と約２４℃（７５°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線との間の補間である。点「Ｆ」からｘ切片、すなわち、点「Ｇ」まで垂直線を辿ると、約８０％負荷を得る。ここで、Ｒ１３４ａを使用する定速度曲線である図４を参照されたい。８０％負荷、すなわち、点「Ｈ」から出発して、垂直線「Ｉ」を点「Ｊ」まで辿ると、ＥＣＷＴは約２２℃（７２°Ｆ）であったので、その点も約２１℃（７０°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線と約２４℃（７５°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線との間の補間である。線「Ｋ」を点「Ｊ」からｙ切片、すなわち、点「Ｌ」まで辿ると、０．６８であり、それは上のＤに関して算出された比率に一致する。したがって、この実施例は、方程式〔１〕が冷凍システムに関するＣＳＤの性能とＶＳＤの性能との間の関係を画成することを裏付ける。
【００３９】
次いで、実際のコスト節減を計算するために、便宜上、これらの値が１時間維持されたものと仮定すると、１ｋＷ時当たり＄０．０６のエネルギーコストであれば、ＶＳＤを使用する冷凍システムとＣＳＤを使用する冷凍システムとの間のｋＷで表した差は６０ｋＷ（３４５−２８５ｋＷ）である。その場合、これらの条件下における１時間の節減は＄３．６０（＄０．０６×６０）である。
【００４０】
図１２は、図１に示した冷凍システム１０におけるコスト比較に関する、本発明の制御過程を明示するフローチャートを例示する。本過程は、１ｋＷ時当たりの価格、可変速度設計ｋＷ、および定速度設計ｋＷなどの値を制御盤４０に入力するステップ２００から始まる。可変速度設計ｋＷおよび定速度設計ｋＷは、冷凍システムの委託時に製造業者によって設定された値であり、設置者によって入力されるように意図されている。１ｋＷ時当たりの価格は必要に応じて更新可能である。この情報は制御盤４０に設けられたキーパッドに入力可能であることが好ましい。キーパッドおよび画面が備わっていない制御盤４０の構成では、これらの特徴を有する別体の装置が搭載可能である。制御盤４０の表示画面は、典型的には「合計節減エネルギー」または「合計節減額」（両方とも米国ドル表示）のいずれかに設定される。
【００４１】
一旦、これらの値がステップ２００で制御盤４０に入力されたら、冷凍システムが運転可能になり、ステップ２１０で、制御盤４０が、ＥＣＷＴまたは運転性能に関する他の値などのパラメータを測定する。華氏表示のＥＣＷＴはサーミスタなどの感知素子を使用してアナログ入力チャネルから入手されることが好ましい。この情報および他の情報は、制御盤４０に直接供給され得る。さらには、ステップ２１０では、入力ＶＳＤｋＷデータは制御盤４０によって測定された冷却負荷に応答して変化を蒙るので、ＶＳＤ、または随意選択的な高調波フィルタもしくは他の装置からの入力ＶＳＤｋＷデータが所定の時間間隔で（２秒毎など）制御盤４０に供給される。
【００４２】
パラメータの測定後、値はステップ２２０で算出され、ステップ２３０で記憶される。記憶された値には、ステップ２２０で算出された値ばかりでなく、ステップ２１０で測定されたパラメータも含まれ得る。ステップ２２０で算出され、下に記載される幾つもの値が、主題によって概説され、さらに測定、計算、および記憶ステップの考察を含む。
【００４３】
毎時平均戻り凝縮器液体温度（×２４時間）
戻り凝縮器液体温度は、毎秒読み取られることが好ましく、合計される。３６００秒後に、過去１時間の平均を得るためにその和が３６００で除され、次いでその和がゼロに戻される。過去２４時間の平均は先入れ先出し（「ＦＩＦＯ」）方式を使用してスクロールされることが好ましく、直近に算出された平均が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む消去可能なランダムアクセス記憶装置（「ＲＡＭ」）（バッテリーバックアップ付きＲＡＭまたはＢＲＡＭなど）に記憶されることが好ましい。
【００４４】
日間平均戻り凝縮器液体温度（×３０日）
毎時平均戻り凝縮器液体温度は、毎時読み取られることが好ましく、合計される。２４時間後に、前日の平均を得るためにその和が２４で除されることが好ましく、次いでその和がゼロに戻される。過去３０日間の平均はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新算出平均が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００４５】
月間平均戻り凝縮器液体温度（×１２カ月）
日間平均戻り凝縮器液体温度は、毎日読み取られることが好ましく、合計される。３０日後に、先月１カ月間の平均を得るためにその和が３０で除されることが好ましく、次いでその和がゼロに戻されることが好ましい。過去１２カ月間の平均はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新算出平均が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００４６】
年間平均戻り凝縮器液体温度（×２０年）
月間平均戻り凝縮器液体温度は、毎月読み取られることが好ましく、合計される。１２カ月後に、過去１年間の平均を得るためにその和が１２で除されることが好ましく、次いでその和がゼロに戻されることが好ましい。過去２０年間の平均はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新算出平均が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００４７】
毎時最小戻り凝縮器液体温度（×２４時間）
戻り凝縮器液体温度は、毎秒読み取られることが好ましく、最終最小値に比較される。それが最終最小値よりも小さければ、その最終最小値は現時点の温度読取り値に設定されることが好ましい。過去２４時間の最小値はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新評価最小値が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００４８】
日間最小戻り凝縮器液体温度（×３０日）
暦日が変わるとき、最終２４時間の毎時最小戻り凝縮器液体温度が、その日の最小値について調べられる。過去３０日間の最小値はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新評価最小値が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００４９】
月間最小戻り凝縮器液体温度（×１２カ月）
暦月が変わるとき、最終３０日間の日間最小戻り凝縮器液体温度が、その月の最小値について調べられる。過去１２カ月間の最小値はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新評価最小値が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５０】
年間最小戻り凝縮器液体温度（×２０年）
暦年が変わるとき、最終１２カ月間の月間最小戻り凝縮器液体温度が、その年の最小値について調べられる。過去２０年間の最小値はＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新評価最小値が第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５１】
ＶＳＤｋＷ時メータ
この計算は次のように実行可能である。すなわち、ＶＳＤｋＷは、２秒毎に１回ＶＳＤから制御盤に送信される。この値は、ＶＳＤｋＷ合計に加算される。この和が１８００（１時間当たり３６００秒／１つの読取り値当たり２秒）を超えるとき、このデータ収集率では、１８００ｋＷが１ｋＷ時に等しいので、ＶＳＤｋＷ時メータは１ｋＷ時ずつ増加し、部分ｋＷ時に対応する１８００がＶＳＤｋＷ合計から減算され、それはＶＳＤｋＷ時メータの部分ｋＷ時成分をリセットする。ＶＳＤｋＷ時メータの値は、アクセスレベルが適切に設定されていれば修正可能である。ＶＳＤｋＷ時メータとＶＳＤｋＷ合計の両方が記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５２】
ＣＳＤｋＷ時メータ
ＶＳＤ％設計ｋＷを得るために、冷凍機の運転中に２秒毎に、ＶＳＤｋＷがＶＳＤ設計ｋＷで除される。ＥＣＷＴおよび方程式を使用して、ＣＳＤ％設計ｋＷが求められる。これは、ＣＳＤｋＷを得るためにＣＳＤ設計ｋＷで乗じられることが好ましい。ＣＳＤｋＷ値はＣＳＤｋＷ合計に加算されることが好ましい。この和が１８００（１時間当たり３６００秒／１つの読取り値当たり２秒）を超えるとき、このデータ収集率では、１８００ｋＷが１ｋＷ時に等しいので、ＣＳＤｋＷ時メータは１ｋＷ時ずつ増加することが好ましく、部分ｋＷ時に対応する１８００がＣＳＤｋＷ合計から減算されることが好ましく、それはＣＳＤｋＷ時メータの部分ｋＷ時成分をリセットする。ＣＳＤｋＷ時メータの値は、アクセスレベルが適切に設定されていれば修正可能である。ＣＳＤｋＷ時メータとＣＳＤｋＷ合計の両方が記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５３】
合計節減エネルギー
冷凍機の運転中に２秒毎に、送信されたＶＳＤｋＷおよび算出されたＣＳＤｋＷを使用して、節減されたエネルギーが、ＣＳＤｋＷからＶＳＤｋＷを減算することによって算出されることが好ましい。この値は、次いで節減ｋＷ合計に加算される。この和が１８００（１時間当たり３６００秒／１つの読取り値当たり２秒）を超えるとき、このデータ収集率では、１８００ｋＷが１ｋＷ時に等しいので、合計節減エネルギー（ｋＷ時）は１ｋＷ時ずつ増加することが好ましく、部分ｋＷ時に対応する１８００が節減ｋＷ合計から減算されることが好ましく、それはＶＳＤｋＷ時メータの部分ｋＷ時成分をリセットする。合計節減エネルギーの値は、アクセスレベルが適切に設定されていれば修正可能である。合計節減エネルギーと節減ｋＷ合計の両方が記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５４】
毎時合計節減エネルギー（×２４時間）
合計節減エネルギーは毎時読み取られることが好ましい。現時点の毎時の値を求めるために、１時間前に読み取られた読取り値が直近の読取り値から減算される。過去２４時間の毎時の値は、ＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、直近に算出された最新の毎時の値は第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５５】
日間合計節減エネルギー（×３０日）
合計節減エネルギーは毎日の午前ゼロ時に読み取られることが好ましい。現時点の日間の値を求めるために、１日前に読み取られた読取り値が、直近に読み取られたばかりの読取り値から減算される。過去３０日間の日間値は、ＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新の算出日間値は第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５６】
月間合計節減エネルギー（×１２カ月）
合計節減エネルギーは、毎月の最終日の午前ゼロ時に読み取られることが好ましい。現時点の月間値を求めるために、１カ月前に読み取られた読取り値が直近の読取り値から減算される。過去１２カ月間の月間値は、ＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、最新の算出月間値は第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。それぞれの月の最終日における実際のメータ読取り値も記憶される。
【００５７】
年間合計節減エネルギー（×２０年）
合計節減エネルギーは、毎年の最終日の午前ゼロ時に読み取られることが好ましい。現時点の年間値を求めるために、１年前に読み取られた読取り値が直近の読取り値から減算されることが好ましい。過去２０年間の年間値は、ＦＩＦＯ方式を使用してスクロールされることが好ましく、直近に算出された最新年間値は第１アレイ位置に記憶されることが好ましい。これらの値は、通算合計、データインデックスポイント、および最終データポイントのユリウス時間を含む記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００５８】
米国ドル表示の合計節減額
米国ドル表示の合計節減額を算出するために、合計節減エネルギーが１ｋＷ時当たりのコストで乗じられることが好ましい。
【００５９】
ステップ２３０で、これらの値およびパラメータが記憶された後で、先に上で識別されたような値および好ましくは節減額に関する値は、制御盤４０に設けられる表示器に出力され得る。
【００６０】
図１３は、本発明の他の応用例を全体的に例示する。図１３は、ＣＳＤ１３０がＶＳＤ３０の代わりに設けられることを除けば、他の点では図１と同一である。別の実施形態では、ＣＳＤ１３０は２つ以上の電動機５０に動力を供給することが可能であるし、または複数のＣＳＤ１３０のそれぞれを使用して対応する電動機５０に動力を供給することも可能である。
【００６１】
ＣＳＤ１３０は、ＡＣ電源２０から特定の固定線間電圧および固定電源周波数を有するＡＣ電力を受け取り、電動機５０を実質的に定回転速度で駆動するためにＡＣ電力を固定電圧および周波数で電動機５０に供給する。
【００６２】
本発明は、冷凍システム１０の運転性能をＣＳＤ１３０対ＶＳＤに相関させ得る方程式を含む。本発明の方程式は、表される冷凍システムの運転性能に正確に対応するように認定されている空気調和および冷凍施設（ＡＲＩ）プログラムから導出される。しかし、本発明の方程式は、それぞれの曲線が選択された定水頭を表し、ＣＳＤを使用する冷凍システムの運転に関する多くの曲線（図２、３、および７、８が例示するように）から作成された単一の「最良適合」曲線を利用する。同様に、ＶＳＤを使用する冷凍システムの運転に関する多くの曲線からも単一の「最良適合」曲線が作成される。それぞれの「最良適合」曲線は、所与の温度で供給管９０から凝縮器７０に入る水などの冷却流体を有する冷凍曲線の運転に対応する。一旦、ＣＳＤ１３０を使用して冷凍システムが運転されると、負荷百分率（％負荷）を測定することができる。この％負荷は、冷凍システムの設計能力で除した、冷凍システムによって供給された冷却量の比率である。例えば、冷凍システムが４００トンの設計冷却能力を有し、かつ２００トンを供給するように運転中であれば、その％負荷は５０％である。対応するＣＳＤおよびＶＳＤ曲線に関する％負荷は比較時では同一であるので、その曲線は重なり得る。共通のｘ軸切片値（％負荷）を有する、重なった最良適合曲線（それは計算図表を画成する）を相関させることによって、運転コストの比較ができるように、ｙ軸切片（％ｋＷ）を比較することが可能である。
【００６３】
換言すれば、同じＣＳＤおよびＶＳＤ曲線が同じように使用されるので、図２〜６（および図７〜１１）の曲線に関する先程の議論がこの場合にも等しく該当する。さらには、図４および５の同じ最良適合曲線データが使用されるので、冷凍器システム１０の運転性能をＶＳＤ３０対ＣＳＤ（図１）に相関する導出方程式〔１〕および〔２〕は、冷凍器システム１０の運転性能をＣＳＤ１３０対ＶＳＤ（図１３）に相関する導出方程式〔３〕および〔４〕と比較するとき、同様の９項の多項式を表す。
【００６４】
曲線処理および関連計算を回避するために、ＶＳＤ設計ｋＷ（「Ｅ」として識別される）に対するＶＳＤ入力の比率を得るために、それぞれ約２．８℃（５°Ｆ）刻みで増加するＥＣＷＴに対する最良適合曲線データを使用して、それぞれの図５および１０における２つの冷凍システムのそれぞれに関する方程式を導出した。これらの方程式は、異なる係数を有するが、それぞれが２項の様々な組合せに基づく９項の多項式を画成する。第１項「Ａ」は、０．００から１．００までの値域に亘る、ＣＳＤ設計ｋＷに対するＣＳＤ入力ｋＷの比率である。第２項「Ｂ」は、華氏（°Ｆ）で測定したＥＣＷＴである。方程式〔３〕は、図５の曲線から抽出したデータから導出され、方程式〔４〕は、図１０の曲線から抽出したデータから導出される。
【００６５】
【数２】
2007530907.tif 000004
【００６６】
これらの方程式は、どちらの駆動に関しても冷凍システムの性能曲線を必要としないで、ＶＳＤを使用する冷凍システムのエネルギーコストとＣＳＤを使用する冷凍システムの測定されたエネルギーコストとの比較を可能にする。
【００６７】
ＶＳＤを使用する冷凍システム１０対して、ＣＳＤ１３０を使用する冷凍システム１０に関するコスト節減を計算するために、１ｋＷ時当たりのコストおよびＥＣＷＴが与えられる必要があるように、ＣＳＤ設計ｋＷとＶＳＤ設計ｋＷの両方を与えられる必要がある。便宜上、また方程式〔１〕および〔３〕から得られる結果を比較するために、冷媒Ｒ１３４ａを使用する８００トンの冷凍システムの実施例が再び使用される。冷凍システムに関するこの実施例はＶＳＤを使用して試験されたので、方程式〔１〕を使用して算出されたＣＳＤ入力ｋＷ値が、方程式〔３〕で使用するために与えられる。したがって、次の値が与えられる。すなわち、ＶＳＤに関する設計ｋＷが５３０ｋＷであり、ＣＳＤに関する設計ｋＷが５０８ｋＷであり、入力ＣＳＤが３４５ｋＷであり、かつＥＣＷＴが約２２℃（７２°Ｆ）であった。したがって、「Ａ」項（入力定速度ｋＷ／ＣＳＤ設計ｋＷ）は、５０８ｋＷで除された３４５ｋＷであり、すなわち、約０．６７である。「Ｙ」項は約２２（７２）である。これらの値を方程式〔３〕に代入すると、約０．５６の「Ｅ」に関する値を得るが、それはＣＳＤ設計ｋＷで除されたＶＳＤ入力ｋＷ（「Ｆ」）の比率である（Ｅ＝０．５６＝Ｆ／５３０）。これは約２９７ｋＷのＶＳＤ入力ｋＷに関する値を与える。
【００６８】
方程式からの結果を図表データに照らして二重チェックするために、冷媒Ｒ１３４ａを使用する定速度曲線である図４を参照されたい。線「Ｋ」は、０．６７（６７％）から水平に延びて点「Ｌ」に達するｙ切片である。点「Ｌ」は、ＥＣＷＴが約２２℃（７２°Ｆ）であったので、約２１℃（７０°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線と約２４℃（７５°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線との間の補間である。点「Ｊ」からｘ切片、すなわち、点「Ｈ」まで垂直線を辿ると、約８０％負荷を得る。ここで、Ｒ１３４ａを使用する可変速度曲線である図５を参照されたい。８０％負荷、すなわち、点「Ｇ」から出発して、垂直線「Ｍ」を点「Ｆ」まで辿ると、ＥＣＷＴは約２２℃（７２°Ｆ）であったので、その点も約２１℃（７０°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線と約２４℃（７５°Ｆ）のＥＣＷＴ曲線との間の補間である。線「Ｅ」を点「Ｆ」からｙ切片、すなわち、点「Ｎ」まで辿ると、０．５４であり、それは上のＥに関して算出された比率の約３％以内である。方程式〔３〕を使用することによって得られた算出結果は、方程式〔１〕を使用する先程の計算から得られたので、方程式〔３〕の算出可変速度入力ｋＷすなわち０．５６における３％の差異の少なくとも一部は、方程式〔１〕に由来するものであり得ることが留意される。したがって、この実施例は、方程式〔３〕が冷凍システムのＣＳＤの性能とＶＳＤの性能との間の関係を画成することを裏付ける。
【００６９】
図１２は、図１３に示した冷凍システム１０におけるコスト比較に関する、本発明の制御過程を明示するフローチャートを例示する。本過程は、１ｋＷ時当たりの価格、可変速度設計ｋＷ、および定速度設計ｋＷなどの値を制御盤４０に入力するステップ２００から始まる。可変速度設計ｋＷおよび定速度設計ｋＷは、冷凍システムの委託時に製造業者によって設定された値であり、設置者によって入力されるように意図されている。１ｋＷ時当たりの価格は必要に応じて更新可能である。制御盤４０の表示画面は、典型的には「合計節減エネルギー」または「合計節減額」（両方とも米国ドル表示）のいずれかに設定される。このような情報は制御盤４０に設けられたキーパッドに入力され得ることが好ましい。
【００７０】
一旦、これらの値がステップ２００で制御盤４０に入力されたら、冷凍システムが運転可能になり、ステップ２１０で、制御盤が、ＥＣＷＴまたは運転性能に関する他の値などのパラメータを測定する。華氏表示のＥＣＷＴはサーミスタなどの感知素子を使用してアナログ入力チャネルから入手されることが好ましい。この情報および他の情報は、制御盤４０に直接供給され得るか、または制御盤４０から得られる。さらには、ステップ２１０では、入力ＣＳＤｋＷデータは制御盤４０によって測定された冷却負荷に応答して変化を蒙るので、ＣＳＤ、または随意選択的な高調波フィルタからの入力ＣＳＤｋＷデータが所定時間間隔で（２秒毎など）制御盤４０に供給される。
【００７１】
パラメータの測定後、値はステップ２２０で算出され、ステップ２３０で記憶される。記憶された値には、ステップ２２０で算出された値ばかりでなく、ステップ２１０で測定されたパラメータも含まれ得る。ステップ２２０で算出され、下に記載される幾つかの値が、主題によって概説されており、さらに測定、計算、および記憶ステップの考察を含む。
【００７２】
ＣＳＤｋＷ時メータ
この計算は次のように実行され得る。すなわち、ＣＳＤｋＷは２秒毎に１回ＣＳＤから制御盤に送出される。この値は、ＣＳＤｋＷ合計に加算される。この和が１８００（１時間当たり３６００秒／１つの読取り値当たり２秒）を超えるとき、このデータ収集率では、１８００ｋＷが１ｋＷ時に等しいので、ＣＳＤｋＷ時メータは１ｋＷ時ずつ増加し、部分ｋＷ時に対応する１８００がＣＳＤｋＷ合計から減算され、それはＣＳＤｋＷ時メータの部分ｋＷ時成分をリセットする。ＣＳＤｋＷ時メータの値は、アクセスレベルが適切に設定されていれば修正可能である。ＣＳＤｋＷ時メータとＣＳＤｋＷ合計の両方は記憶装置に記憶されることが好ましい。ＡＡＡ。
【００７３】
ＶＳＤｋＷ時メータ
ＣＳＤ％設計ｋＷを得るために、２秒毎に、ＣＳＤｋＷはＣＳＤ設計ｋＷで除される。ＥＣＷＴおよび方程式を使用して、ＶＳＤ％設計ｋＷが求められる。これは、ＶＳＤｋＷを得るためにＶＳＤ設計ｋＷで乗じられることが好ましい。ＶＳＤｋＷ値はＶＳＤｋＷ合計に加算されることが好ましい。この和が１８００（１時間当たり３６００秒／１つの読取り値当たり２秒）を超えるとき、１８００ｋＷが１ｋＷ時に等しいので、ＶＳＤｋＷ時メータは１ｋＷ時ずつ増加することが好ましく、部分ｋＷ時に対応する１８００がＶＳＤｋＷ合計から減算されることが好ましく、それはＶＳＤｋＷ時メータの部分ｋＷ時成分をリセットする。ＶＳＤｋＷ時メータの値は、アクセスレベルが適切に設定されていれば修正可能である。ＶＳＤｋＷ時メータとＶＳＤｋＷ合計の両方が記憶装置に記憶されることが好ましい。
【００７４】
これらの実施例は、本発明を使用して、ＣＳＤを使って運転する冷凍システムを、ＶＳＤを使って運転する冷凍システムと比較することを示すが、２つの異なるＶＳＤ、すなわち、異なる構成を有する第１のＶＳＤおよび第２のＶＳＤが比較可能であるし、または２つの異なるＣＳＤ、すなわち、第１のＣＳＤおよび第２のＣＳＤが比較可能であることも企図されている。これらの比較は、比較すべき駆動の動作に対応する方程式が与えられる限り実施可能である。３つ以上の同様のまたは異なる種類の駆動が比較可能であることも企図されている。
【００７５】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形が可能でありかつ均等物がその要素に代えて代用可能であることが当業者には理解されよう。さらには、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況または材料に適合させるために数多くの変更が実施可能である。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に入るすべての実施形態を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に使用するための冷凍システムを示す模式図である。
【図２】冷媒Ｒ１３４ａを使用し、ＣＳＤを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の実際の性能曲線を示す図である。
【図３】冷媒Ｒ１３４ａを使用し、ＶＳＤを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の実際の性能曲線を示す図である。
【図４】冷媒Ｒ１３４ａを使用し、ＣＳＤを使用し、かつ約７〜３５℃（４５〜９５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する冷凍システムに関する１組の曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図５】冷媒Ｒ１３４ａを使用し、ＶＳＤを使用し、かつ約７〜３５℃（４５〜９５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する冷凍システムに関する１組の曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図６】ＶＳＤを使用し、冷媒Ｒ１３４ａを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する冷凍システムによって重ねられている、ＣＳＤを使用する冷凍システムに関する曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図７】冷媒Ｒ１２３を使用し、ＣＳＤを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の実際の性能曲線を示す図である。
【図８】冷媒Ｒ１２３を使用し、ＶＳＤを使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の実際の性能曲線を示す図である。
【図９】冷媒Ｒ１２３を使用し、ＣＳＤを使用し、かつ約７〜３５℃（４５〜９５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図１０】冷媒Ｒ１２３を使用し、ＶＳＤを使用し、かつ約７〜３５℃（４５〜９５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する多機能冷凍システムに関する１組の曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図１１】ＣＳＤを使用し、冷媒Ｒ１２３を使用し、かつ約１８℃（６５°Ｆ）の進入凝縮器水温を有する冷凍システムによって重ねられている、ＣＳＤを使用する冷凍システムに関する曲線当てはめ性能曲線を示す図である。
【図１２】ＶＳＤに対して、ＣＳＤを使用する冷凍システムのコスト比較を示す、本発明の過程に関するフローチャートである。
【図１３】本発明に使用するための冷凍システムの別法による実施形態を示す模式図である。
【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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