(57)【要約】圧縮機は、入口と、出口と、該入口と該出口との間に設けられた少なくとも１つの第１の中間ポートと、を有する。コンデンサは、冷媒を受けるように圧縮機に連結される。第１および第２の蒸発器は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結される。導管は、第１の蒸発器から圧縮機入口への戻り流路と、第２の蒸発器から中間ポートへの第２の戻り流路と、を画定する。バイパス導管は、第１の蒸発器と圧縮機入口との間の第１の場所と、第２の蒸発器と第１のポートとの間の第２の場所との間に延在する。
2008512641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と、出口と、該入口と該出口との間の少なくとも１つの第１のポートと、を有する圧縮機と、
冷媒を受けるように前記圧縮機の出口に連結された入口と、出口と、を有するコンデンサと、
冷媒を受けるように前記コンデンサに連結された入口と、前記圧縮機の入口に連結された出口と、を有する第１の蒸発器と、
冷媒を受けるように前記コンデンサに連結された入口と、冷媒を圧縮機に戻すように前記第１のポートに連結された出口と、を有し、前記圧縮機の入口と前記第１のポートとの間で圧縮経路をバイパスする、第２の蒸発器と、
前記第１の蒸発器と前記圧縮機入口との間における第１の場所と、前記第２の蒸発器と前記第１のポートとの間における第２の場所と、の間に延びるバイパス導管と、
前記バイパス導管を通る流れを直接的に制御するように配設された第１のバルブと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２の場所と前記第１のポートとの間における流れを直接的に制御するように配設された第２のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブがソレノイドバルブであることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２のバルブの運転を制御するように前記第１および第２のバルブに連結された制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２のバルブは、ソレノイドバルブであって、前記システムの特性的サイクル時間より長い時間にわたって実質的に開放または閉鎖状態にあるように運転されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記圧縮機がスクロール型の圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
単一のそのような圧縮機のみを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のバルブの運転を制御するように、前記第１のバルブに連結された制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制御システムが前記装置を選択的に運転するように構成されており、
第１のモードでは、
前記第１のバルブが閉じられ、
前記第１の蒸発器が、第１の特性温度に第１の空間を保ち、
前記第２の蒸発器が、前記第１の特性温度よりも少なくとも１０℃高い第２の特性温度に第２の空間を保ち、
第２のモードでは、
前記第１のバルブが開かれ、
前記第１の蒸発器が、第１の特性温度に第１の空間を保ち、
前記第２の蒸発器が、前記第１の特性温度から５℃以内の第２の特性温度に第２の空間を保つことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御システムが、前記第１および第２の空間の少なくとも一方におけるサーモスタットの設定変化に応答して、前記システムを前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の空間が、それぞれ冷蔵車輌における第１および第２の空間であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の蒸発器の少なくとも一方から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う少なくとも１つの熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の蒸発器から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う第１の熱交換器と、
前記第２の蒸発器から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う第２の熱交換器と、
をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の熱交換器の供与導管が、前記圧縮機から下流に延びる冷媒流路部分に沿って、前記第２の熱交換器の供与導管の下流に位置することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記圧縮機から下流に延びる冷媒流路部分が、
前記第１の熱交換器の供与導管、前記第１の蒸発器、および前記第１の熱交換器の受容導管を通る第１の分岐と、
前記第２の熱交換器の供与導管、前記第２の蒸発器、および前記第２の熱交換器の受容導管を通る第２の分岐と、
に分岐することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の蒸発器の下流から、前記第１および第２の蒸発器の上流へのフィードバック流路区分を有するエコノマイザをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路と、該圧縮経路に沿った中間位置にある中間ポートと、を有する冷媒圧縮手段と、
コンデンサと、
第１および第２の蒸発器と、
前記入口ポート、前記出口ポート、前記中間ポート、前記コンデンサ、第１の蒸発器および第２の蒸発器を連結する手段であって、
前記第１の蒸発器を第１の温度で運転し、該第１の温度より低い第２の温度で前記第２の蒸発器を運転し、
前記第１の温度と前記第２の温度との間の所望の差の変更に対応するように連結する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記連結する手段は、
前記第１の蒸発器から前記中間ポートに至る第１の流路と、前記第２の蒸発器から吸引ポートに至る第２の流路との間におけるバイパス流路に沿ったバイパスバルブと、
前記バイパス流路と前記中間ポートとの間で前記第１の流路に設けられた第２のバルブと、
を備え、
前記バイパスバルブおよび前記第２のバルブの各々の開閉が、感知された状態およびユーザ入力の少なくとも一方に応答することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
第１の場所および第２の場所を冷却する方法であって、
入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路を有する圧縮機で冷媒を圧縮することと、
圧縮された冷媒を凝縮させることと、
前記第１の場所を冷却するように、凝縮された冷媒の第１の部分を第１の蒸発器で膨張させることと、
前記第２の場所を冷却するように、前記凝縮された冷媒の第２の部分を第２の蒸発器で膨張させることと、
第１の運転モードにおいて、
前記第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻し、
前記第１の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を、前記圧縮経路に沿って前記圧縮機の入口ポートと出口ポートとの間に位置する前記中間ポートに戻すことと、
第２の運転モードにおいて、
前記第１の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻し、
前記第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の入口ポートに戻すことと、
を含む冷却方法。
【請求項２０】
第３の運転モードにおいて、
前記中間ポートから前記入口ポートへの冷媒の循環流を許容することと、
前記第１の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻すことと、
前記第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻すことと、
をさらに含む請求項１９に記載の冷却方法。
【請求項２１】
前記第１の運転モードにおいて、
前記第２の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻され、
前記第１の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記中間ポートに戻され、
前記第２の運転モードにおいて、
前記第１の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻され、
前記第２の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻されることを特徴とする請求項１９に記載の冷却方法。
【請求項２２】
前記第１の蒸発器および前記第２の蒸発器の少なくとも一方からの前記冷媒のエコノマイザ部分をフィードバックすることをさらに含む請求項１９に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却に関する。より具体的には、本発明は多重温度冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多重温度冷却システムは当業界で公知である。このようなシステムは、多くの場所を複数の異なった温度に冷却する。別々の蒸発器が各々の場所に配設されていてもよい。米国特許第５，０６５，５９１号明細書では、複数の圧縮機および単一のコンデンサを特色とする多重温度システムが記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの態様は、入口と、出口と、該入口と該出口との間における少なくとも１つの第１のポートと、を有する圧縮機を有する装置を含む。コンデンサは、入口および出口を有し、該入口は、冷媒を受けるように圧縮機出口に連結される。第１の蒸発器は、入口および出口を有し、入口は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結され、出口は、圧縮機入口に連結される。第２の蒸発器は、入口および出口を有し、入口は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結され、出口は、第１のポートに連結され、冷媒を圧縮機に戻し、圧縮機入口と第１のポートとの間における圧縮経路をバイパスする。バイパス導管は、第１の蒸発器と圧縮機入口との間の第１の場所と、第２の蒸発器と第１のポートとの間の第２の場所と、の間に延在する。第１のバルブは、バイパス導管を通る流れを直接制御するように配置される。
【０００４】
種々の実施態様において、第２のバルブが、第２の場所と第１のポートとの間の流れを直接制御するように配置されてよい。第１および第２のバルブはソレノイドバルブであってよい。制御システムが、第１および第２のバルブに連結されて第１および第２のバルブの運転を制御してよい。第１および第２のバルブは、システムの特性的なサイクル時間よりも長い時間にわたって実質的に開放または閉鎖状態にあるように運転されてよい。圧縮機は、スクロール型の圧縮機であってよい。装置はこのような圧縮機を１つのみ有してよい。制御システムが、第１のバルブに連結されて第１のバルブの運転を制御してよい。制御システムは、装置を第１のモードおよび第２のモードで選択的に運転させるように構成されてよい。第１のモードでは、第１のバルブが閉じられ、第１の蒸発器が第１の空間を第１の特性的な温度に維持し、第２の蒸発器が第２の空間を、第１の特性的な温度よりも少なくとも１０℃高い第２の特性的な温度に維持する。第２のモードでは、第１のバルブが開放され、第１の蒸発器が第１の空間を第１の特性的な温度に維持し、第２の蒸発器が第２の空間を、第１の特性的な温度から５℃以内の第２の特性的な温度に維持する。制御システムは、第１および第２の空間のうち少なくとも１つの空間にあるサーモスタットの設定変更に応答して、装置を第１のモードから第２のモードに切り替えるように構成されてよい。第１および第２の空間は、それぞれ冷蔵車輌の第１および第２の空間であってよい。少なくとも１つの熱交換器が、第１および第２の蒸発器のうち少なくとも１つから排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよい。第１の熱交換器が、第１の蒸発器から排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよく、第２の熱交換器が、第２の蒸発器から排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよい。圧縮機から下流に延在する冷媒流路部分に沿って、第１の熱交換器の供与導管が、第２の熱交換器の供与導管の下流にあってよい。圧縮機から下流に延在する冷媒流路部分は、第１の分岐および第２の分岐に分岐されてもよい。第１の分岐は、第１の熱交換器の供与導管、第１の蒸発器、および第１の熱交換器の受容導管を通って延在する。第２の分岐は、第２の熱交換器の供与導管、第２の蒸発器、および第２の熱交換器の受容導管を通って延在する。装置は、第２の蒸発器の下流から第１および第２の蒸発器の上流へのフィードバック流路区分を有するエコノマイザを含んでよい。
【０００５】
本発明の他の態様は、入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路と、該圧縮経路に沿った中間位置にある中間ポートと、を有する冷媒圧縮手段を備えた装置を含む。装置は、コンデンサ、第１の蒸発器および第２の蒸発器を含む。手段は、入口ポート、出口ポート、中間ポート、コンデンサ、第１および第２の蒸発器を連結して、第１の蒸発器を第１の温度で運転し、第２の蒸発器を第１の温度よりも低い第２の温度で運転するとともに、第１および第２の温度の間の所望の差の変更に対応する。
【０００６】
種々の実施態様において、上記連結手段は、第１の蒸発器から中間ポートまでの第１の流路と、第２の蒸発器から吸引ポートまでの第２の流路と、の間におけるバイパス流路に設けられたバイパスバルブを含んでよい。上記手段は、バイパス流路と中間ポートとの間の第１の流路に設けられた第２のバルブを含んでよい。バイパスバルブおよび第２のバルブの開放および閉鎖の各々は、検知された状態および使用者（ユーザ）の入力のうち少なくとも１つに応答して行われてよい。
【０００７】
本発明の他の態様は、第１および第２の場所を冷却する方法を含む。入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路を有する圧縮機によって冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒が凝縮される。凝縮された冷媒の第１の部分が、第１の蒸発器で膨張されて第１の場所を冷却する。凝縮された冷媒の第２の部分が、第２の蒸発器で膨張されて第２の場所を冷却する。第１の運転モードにおいては、第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、圧縮機の入口ポートに戻され、第１の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、圧縮機の入口と出口ポートとの間の中間ポートに戻される。第２の運転モードにおいては、第１の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻され、第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻される。
【０００８】
種々の実施態様において、第３の運転モードがあってよい。第３のモードにおいては、中間ポートから入口ポートへの冷媒の循環流が許容され、冷媒の少なくとも一部が、第１の蒸発器から入口ポートに戻され、第２の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻されてよい。第１の運転モードにおいては、第２の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよく、第１の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が中間ポートに戻されてよい。第２の運転モードにおいては、第１の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよく、第２の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよい。少なくとも１つの蒸発器からの冷媒のエコノマイザ部分がフィードバックされてよい。
【０００９】
本発明の１つまたは複数の実施例の詳細を添付の図面および以下の詳細な説明に記述する。本発明の他の特徴、目的および利点は、説明、図面および請求の範囲から明らかとなろう。なお、異なる図面における同種の参照番号および記号は同種の要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、第１および第２の場所（空間／容積）２２，２４を冷却する従来のシステム２０を示している。例示的な第１および第２の場所は、冷蔵コンテナ２６におけるより高温のコンパートメントおよびより低温のコンパートメントである。例示されたシステムでは、前記コンパートメント内に第１の蒸発器３０および第２の蒸発器３２がそれぞれ配置される。蒸発器に冷媒を供給するために、単一の圧縮機３４が吸引（入口）ポート３６から冷媒を受け、排出（出口）ポート３８から冷媒を排出する。冷媒は排出ポートからコンデンサ４０に送られる。コンデンサから流出した冷媒は、分岐されて各蒸発器に送られる。第１の分岐４２は、第１の膨張バルブ４３、第１の蒸発器３０およびスロットルバルブ４４を通って延在する。第２の分岐４５は、第２の膨張バルブ４６および第２の蒸発器３２を通り、第１の分岐と合流して吸引ポート３６へと戻る。したがって、低温の蒸発器３２を出た冷媒は、吸引ポート３６に直接戻る。高温の蒸発器３０を出た冷媒は、スロットルバルブ４４を通った後に吸引ポートに戻る。蒸発器３０はより高い温度で作動するので、低温の蒸発器３２より高い温度および圧力で冷媒を排出する。バルブ４４により、２つの圧力間の逓減がもたらされる。バルブ４４に伴う絞り（スロットル）プロセスは非効率となる。
【００１１】
図２は、場所２２，２４を冷却する他のシステム５０を示している。このシステムは、吸引ポート５４および排出ポート５６を有する圧縮機５２を備えており、該ポート間に圧縮経路が画定される。この圧縮経路の中間部分に、圧縮機は中間ポート５８を備える。排出ポート５６から排出された冷媒は、コンデンサ６０を通り、次いで、２つの分岐に分かれる。第１の分岐６１は、第１の膨張バルブ６２および高温蒸発器６４を通って中間ポート５８へと戻る。第２の分岐６５は、膨張バルブ６６および低温蒸発器６８を通って吸引ポート５４へと戻る。圧縮経路における中間ポート５８の位置は、このポートにおける圧力が高温蒸発器の所望の出口圧力に相当するように選択される。スクリュー型およびスクロール型の圧縮機においては、中間ポートの正確な位置を最適化するための広い自由度があってもよく、また圧縮機の据え付け中または据え付け後に、いくつかの位置から１つまたは複数の位置を選択することができるように、圧縮機を構成してもよい。レシプロ型の圧縮機においては、好都合なことに中間ポートを多段圧縮機の中間の段に配置させることができる。この場合は、各段の大きさを所望の中間圧力が得られるように選択することができる。
【００１２】
バイパスバルブ７０がバイパス導管７１に配置されており、このバイパス導管７１は、蒸発器６４と中間ポート５８との間における一方の端部と、蒸発器６８と吸引ポート５４との間における他方の端部とにおいて、第１の分岐６１と第２の分岐６５とを連結している。バイパスバルブの開閉を制御するために、制御システム７２がバイパスバルブ７０に連結されていてもよい。例示的なバイパスバルブ７０は電磁弁（ソレノイドバルブ）である。任意選択で、第２のバルブ７４（例えば、ソレノイドバルブ）を第１の分岐６１においてバイパス導管７１の第１の端部と中間ポート５８との間に配設してもよい。同様に第２のバルブ７４を制御システム７２に連結してもよい。制御システム７２（例えば、一般または専用のコンピュータ、マイクロコントローラなど）は、様々なセンサおよびユーザ入力装置（例えば、吸引および排出圧力センサ、蒸発器温度センサ、サーモスタットなど）に連結されて入力を受けてもよく、また圧縮機モータに連結されて圧縮機の運転を制御してもよい。
【００１３】
基本運転モードにおいては、バイパスバルブ７０が閉じられ、第２のバルブ７４（もしあれば）が開かれる。しかし、蒸発器６４，６８が互いに実質的に近接する飽和温度で運転されるならば、基本モードにおける運転は非効率あるいは非実用的となる。中間ポート５８が圧縮プロセスの中間にあるので、中間ポート５８に入る冷媒は吸引ポート５４よりも高い圧力でなければならない。２つの蒸発器は実質的に近接する飽和圧力（したがって温度）にはなり得ない。
【００１４】
第２の運転モードでは、バイパスバルブ７０が開かれる。バイパスバルブ７０を開くことは、一方では両者が中間部における制限なしに互いに接続されることによって、他方では過剰の圧力を中間ポート５８から低圧の吸引ポート５４へと排出することによって、２つの蒸発器を互いに相殺する。蒸発器６４を出た流れは第１の分岐６１からバイパス導管７１を通って第２の分岐６５へと流れて、そこから吸引ポート５４へと戻る。加えて、中間ポート５８から第１の分岐６１に流入し、バイパス導管７１を通って吸引ポート５４へと戻る循環流がある。したがって、このモードでは、両方の蒸発器が互いに同じ条件で運転される。循環流により、蒸発器を通る合計冷媒流量が低減し、比較的低い合計冷却量が付与される。吸引ポート５４から圧縮機に流入した流れの一部が中間ポート５８から排出されて吸引ポート５４へと戻るので、圧縮機を通る正味流量が低減する。これは、両方の蒸発器からの正味冷却所要量が低い場合には望ましい。また、バイパスされた蒸気が完全な圧縮プロセスを通らないので、動力消費が低減する。
【００１５】
第２のバルブ７４が含まれる場合には、第３の運転モードが可能である。この第３のモードにおいては、バイパスバルブ７０が開かれ、第２のバルブ７４が閉じられる。第２のバルブ７４を閉じることにより、第２のモードの循環流が生じなくなる。第２のモードと同様に、蒸発器は並列に同じ条件で運転される。しかし、圧縮機が完全に利用されるため、合計冷媒流量は高くなる。これにより、比較的高い冷却量が得られる。
【００１６】
例示的な実施態様は、２つのコンパートメントを有する冷蔵トラックやトラックトレーラーなどの車輌におけるものである。第１のモードでは、蒸発器６４は、より高い温度条件（例えば、コンパートメント２２内で生鮮品を輸送するため）にあり、蒸発器６８は、より低い温度（例えば、コンパートメント２４内で冷凍食品を輸送するため）にある。両方の蒸発器が同一または同一に近い条件である場合（例えば、両方のコンパートメントで生鮮品を輸送するため両コンパートメントをより高い温度／圧力条件で作動する場合）に、低能力運転をもたらすように、システムを第２のモードに移行してもよい。両方の蒸発器が同一または同一に近い条件である場合（例えば、両方のコンパートメントで冷凍食品を輸送するため両方のコンパートメントをより低い温度／圧力条件で作動する場合）に、高能力運転をもたらすように、システムを第３のモードに移行してもよい。これにより、両コンパートメントを併せて冷凍品または非冷凍品に用いるか、あるいは一方のコンパートメントを冷凍品に用いて、他方のコンパートメントを非冷凍品に用いるかという選択肢が実質的に付与される。
【００１７】
第２のバルブ７４によって第４のモードが可能である。この第４のモードでは、バイパスバルブ７０および第２のバルブ７４が両方とも閉じられる。第１の分岐６１を通流する流れはない（蒸発器６４を通る流れまたは循環流）。これにより、蒸発器６４が効果的に停止され、圧縮機の全出力が蒸発器６８を通る。この第４のモードは、非常に特定の実施態様において用いられ得る。例えば、冷蔵トレーラーの場合は、少量の冷蔵貨物がコンパートメント２４に入れられ、コンパートメント２２が冷蔵されない（例えば、空または非腐敗性のものを収容する）場合に用いられ得る。
【００１８】
例示的な実施態様においては、バイパスバルブ７０および第２のバルブ７４は、その構造または運転において二状態（バイスタティック）（すなわち、絞りのような連続的または漸進的な中間的開口状態を有さず、完全開放または完全閉鎖のどちらか）である。バイパスバルブ７０および第２のバルブ７４は、比較的ゆっくりと切り替えられる（例えば、絞りをシミュレートするために選択された負荷（デューティ）サイクルによって高速度で変調される急速切り替え二状態バルブのようではなく）。すなわち、バルブは検出された状態変化または入力変化に応答して（むしろこのような変化に先立って）開閉されてよい。バルブは、冷媒がシステムを巡回するのに要する時間よりも長い時間にわたって開放または閉鎖状態に留まっていてもよい。例えば、第２のバルブ７４は、コンパートメント２２の冷却能力をコンパートメント２４内の蒸発器６８の能力とは独立に制御するために、コンパートメント２２内のサーモスタットに応答して切り替えられてよい。あるいは、コンパートメント２２の冷却を維持しながらコンパートメント２４の冷却能力を低減するために、バイパスバルブ７０および第２のバルブ７４の両方が一定時間の間、開かれてもよい。両コンパートメントとも所要能力を越える場合は、従来のシステムと同様に圧縮機を一定時間の間、停止してもよい。しかし、他の状況においては、比較的高い速度でバルブを切り替えることが望ましい場合がある。この割合は、連続的な変調と同程度な速度であってもよく、またそうでなくてもよい。
【００１９】
図３は、圧縮機１０２を有する他の実施例のシステム１００を示しており、この圧縮機１０２は、吸引ポート１０４、排出ポート１０６および中間ポート１０８を備える。コンデンサ１１０は、主管１１２および分岐１１４，１１６を有する出力導管を有する。高温膨張バルブ１１８および高温蒸発器１２０が分岐１１４に配設され、低温膨張バルブ１２２および低温蒸発器１２４が分岐１１６に配設される。例示的な実施例では、主管１１２の一部分は、対応する蒸発器の下流において分岐１１４，１１６の一部分と熱交換関係にある。図３では、これを例示的な熱交換器１２６，１２８の形態で示しており、該熱交換器は、主導管の熱供与区間および分岐導管の熱受容区間をそれぞれ含む。主導管に沿って、第１の熱交換器１２６は第２の熱交換器１２８の上流にある。システム５０の場合と同様に、システム１００は、バイパス導管１３１にバイパスバルブ１３０を有し、このバイパス導管１３１は、第１の分岐１１４における第１の端部から、第２の分岐１１６における第２の端部まで延びている。同様に、任意選択で、第２のバルブ１３２を第１の分岐１１４上でバイパス導管１３１と中間ポート１０８との間に配置してもよい。
【００２０】
熱交換器１２６，１２８は、クロスフロー型熱交換器、パラレルフロー型熱交換器またはカウンターフロー型熱交換器であり、図示した実施例では、冷却システムに一般に用いられる液体−吸引熱交換器（ＬＳＨＸ：ｌｉｑｕｉｄ−ｔｏ−ｓｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を示している。圧縮機に戻る長い吸引配管を有する冷却システムまたは吸引配管の断熱が不完全な配管を有する冷却システム、あるいは高温の環境を有する冷却システムでは、圧縮機に戻る吸引ガスへと上記の環境から熱が移動する。圧縮機は一定容積の流れを送るため、熱移動によって圧縮機に入る吸引ガスの密度が低下し、システムを通る冷媒流の質量が減少する。これは、吸引配管への熱移動に実質的に等しい、正味冷却能力の損失をもたらす。コンデンサから膨張バルブに流入する液体は、しばしば上記環境よりも高い温度にあり、膨張バルブおよび蒸発器に入る前にこの液体の冷却が起これば、システムの冷却能力の増加となる。前記ＬＳＨＸは、膨張バルブに入る液体を、蒸発器から出る吸引ガスへと熱エネルギーを移動させることによって冷却する。これによって吸引ガスは環境に近いレベルに加温されるので、ガスが圧縮機へと戻る際に、付加的な熱移動は全くあるいはほとんどない。膨張バルブおよび蒸発器に入るより低温の液体により、正味冷却能力が増加する。このようにして、蒸発器を出る吸引ガスの冷却能力が、圧縮機へと戻る途中の吸引配管内で失われる代わりに、システムの冷却能力を押し上げるように利用される。これにより、システムの効率が改善され（これは全て実質的に付加的な圧縮機動力なしに行われる）、より小型化された（例えば、より安価な）システムで冷却負荷を担うことを許容する。
【００２１】
図４は、吸引ポート１５４、排出ポート１５６および中間ポート１５８を有する圧縮機１５２と、コンデンサ１６０と、を有するシステム１５０を示しており、前記構成要素は、図３のものと同様であってもよい。また、高温バルブ１６８、低温膨張バルブ１７２、蒸発器１７０，１７４も図３のものと同様であってよい。しかし、システム１５０では、熱交換は、熱交換器１７６，１７８において、バルブと蒸発器との組み合わせの上流および下流に位置する分岐１６４，１６６の一部分の間で行われる。システム５０およびシステム１００と同様に、バイパスバルブ１８０が、第１の分岐１６４における第１の端部から第２の分岐１６６における第２の端部まで延びるバイパス導管１８１に配設される。同様に、任意選択で、第１の分岐１６４上でバイパス導管１８１と中間ポート１５８との間に第２のバルブ１８２を配設してもよい。
【００２２】
変更形態の１つとして、１つまたは複数のエコノマイザを付加してもよい。図５は、システム２００を示す。圧縮機２０２は、ポート２０４，２０６，２０８を有しており、該構成要素は、図２のものと実質的に同様であってもよい。同じように、コンデンサ２１０、高温バルブ２１２、低温膨張バルブ２１６、高温蒸発器２１４および低温蒸発器２１８は同様であってもよい。システム２００は、高温蒸発器２１４と中間ポート２０８との間の高温分岐２３２から主管２３４まで延びるエコノマイザバイパス導管２３０を含む。低温分岐２３６は、低温膨張バルブ２１６および低温蒸発器２１８を通って延びて、吸引ポート２０４へと戻る。
【００２３】
エコノマイザ熱交換器２４０は、導管２３０の熱受容区間２４２と、主管２３４の熱供与区間２４４と、を含む。エコノマイザ膨張バルブ２５０が、導管２３０において前記区間２４２と、主管２３４との合流点と、の間に設けられている。システム５０，１００，１５０と同様に、バイパスバルブ２６０がバイパス導管２６１に配設される。例示的なパイバス導管２６１は、第１の分岐２３２上でエコノマイザバイパス導管２３０との合流点と中間ポート２０８との間における第１の端部から、第２の分岐２３６上で低温蒸発器２１８と吸引ポート２０４との間における第２の端部まで延びている。任意選択で、第１の分岐２３２上でバイパス導管２６１と中間ポート２０８との間に第２のバルブ２６２を配設してもよい。
【００２４】
エコノマイザバイパス導管２３０を通って迂回した冷媒の冷却能力は、主管２３４を通る主液体流に対して付加的な冷却を与えるように利用される。この冷却された主流は、蒸発器へと流れ、増加した冷却能力を与える。バイパス導管２３０内の蒸気は、低温蒸発器２１８の圧力よりも高い中間的な圧力にあり、中間的な圧力の圧縮機ポート２０８へと戻り、主流の一部として再圧縮される。部分的な圧縮のみが必要とされるため、増加した蒸発器の能力に必要な圧縮動力の増分は、従来の回路が使用される場合に必要な圧縮動力の一部に過ぎない。したがって、エコノマイザ回路を用いることによって、比例増より少ない動力増加でシステム能力が増加し、全体の効率が改善される。冷却サイクルにおいて、この改善は非常に大きい（例えば、１０〜３０パーセント、またはそれ以上）。別の実施例として、エコノマイザは、より小型のシステムで所与または若干の増加した能力を許容し、または、能力、効率および大きさのバランスをとることを許容する。
【００２５】
本発明のいくつかの実施例を説明した。しかしながら、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく種々の改良がなされ得ることは明らかである。例えば、この原理は種々の現存の、または開発中のシステムの改良に適用され得る。改良として具体化された場合は、原システムの詳細は任意の特定の実施態様の詳細に影響を与え得る。したがって、他の実施例は以下の請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】先行技術のシステムの概略図である。
【図２】本発明の原理による第１のシステムの概略図である。
【図３】本発明の原理による第２のシステムの概略図である。
【図４】本発明の原理による第３のシステムの概略図である。
【図５】本発明の原理による第４のシステムの概略図である。
【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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【国際調査報告】
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