(57)【要約】  凝縮器温度および凝縮器圧力を制御するための凝縮装置。凝縮装置は、１つの凝縮器コイルおよび凝縮器コイルに隣接して配設された複数のファンを含む。複数のファンは、凝縮器コイルを通過する空気を循環させるように構成され配設される。少なくとも１つのバッフルが、複数のファンの隣り合うファン間に配置され、凝縮器コイルの表面から延びる複数の流路（フローチャネル）を形成する。流路は、複数のファンの複数の隣り合うファンを有する可変流路を含む。凝縮装置はまた、複数のファンの作動を制御するための制御システムを含む。制御システムは、感知条件に応答して、複数のファンの各々のファンを独立的に制御するように構成される。
2008530490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの凝縮器コイルと、
前記凝縮器コイルに隣接して配設され、前記凝縮器コイルを通過する空気を循環させるように構成され、配設された複数のファンと、
前記複数のファンの隣り合うファンの間に配置され、前記凝縮器コイルの表面から延びる複数の流路を形成するように構成され、配設された少なくとも１つのバッフルと、前記複数の流路は、前記少なくとも１つの可変流路を通る空気流を制御するために前記複数のファンのうち２以上のファンを有する少なくとも１つの可変流路を含み、
前記複数のファンの作動を制御し、所望の凝縮器の作動状態を得るために感知条件に応答して前記複数のファンの各ファンを独立して制御するように構成された制御システムと、
を備える凝縮装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバッフルは、前記複数のファンのうち２以上のファンを有する複数の可変流路を形成して前記複数の可変流路を通る空気流を制御する、請求項１に記載の凝縮装置。
【請求項３】
前記凝縮装置は、複数のバッフルを含む、請求項１に記載の凝縮装置。
【請求項４】
前記感知条件は、冷媒圧力、冷媒温度、入口空気温度、出口空気温度、およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載の凝縮装置。
【請求項５】
前記制御システムは、前記感知条件に応答して、前記複数のファンの所定組合せを作動し、そして作動停止する、請求項１に記載の凝縮装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのバッフルによって形成された少なくとも１つの一定流路をさらに含み、前記一定流路は、前記一定流路を通る空気を循環させるように構成された前記１つまたは複数のファンが作動しているとき、実質的に単一方向に実質的に一定である空気流を含む、請求項１に記載の凝縮装置。
【請求項７】
冷媒閉ループに結合された圧縮機、蒸発器、および凝縮装置と、
前記凝縮装置は、１つの凝縮器コイルと、前記凝縮器コイルに隣接して配設され、前記凝縮器コイルを通過する空気を循環させるように構成且つ配設された複数のファンとを含み、
前記複数のファンの隣り合うファン間に配置され、前記凝縮器コイルの表面から延びる複数の流路を形成するように構成されて配設されたバッフルと、前記複数の流路は、前記少なくとも１つの可変流路を通る空気流を制御するために前記複数のファンのうち２以上のファンを有する少なくとも１つの可変流路を含み、
前記複数のファンの作動を制御し、所望の凝縮器作動状態を得るために、感知条件に応答して前記複数のファンの各ファンを独立して制御するように構成された制御システムと、
を備える、ＨＶＡＣシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバッフルは、前記複数のファンのうち２以上のファンを有する複数の可変流路を形成して前記複数の可変流路を通る空気流を制御し、前記凝縮装置は、複数のバッフルを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記感知条件は、冷媒圧力、冷媒温度、入口空気温度、出口空気温度、およびそれらの組合せから成る群から選択される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御システムは、前記感知条件に応答して、前記複数のファンの所定の組合せを作動し且つ作動停止する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、前記冷媒閉ループに結合された複数の圧縮機を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムは、複数の冷媒閉ループを備え、各前記複数の冷媒閉ループは、前記凝縮装置を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのバッフルによって形成された少なくとも１つの一定流路を備え、前記一定流路は、前記一定流路を通る空気を循環させるように構成された前記１つまたは複数のファンが作動しているとき、実質的に単一方向に、実質的に一定である空気流を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
１つの凝縮器コイル、前記凝縮器コイルに隣接して配設された複数のファン、および前記凝縮器コイルの表面から延びる複数の流路を有する凝縮装置を提供するステップと、前記流路は、可変流路を通る空気流を制御するために前記複数のファンのうち２以上のファンを有する可変流路を含み、
前記複数のファンのうち１つまたは複数を作動させることによって前記凝縮器コイルを通過する空気を循環させるステップと、
前記凝縮器コイルの冷媒の状態または前記凝縮器コイルの入口空気の状態を感知するステップと、
前記凝縮器コイルを通過する空気を含む前記可変流路から排出された空気と作動停止されたファンに隣接する領域からのバイパス空気との混合物を提供するために、感知条件に応答して前記可変流路の前記２以上のファンのうち少なくとも１つのファンを作動停止するステップと、
を含む、凝縮器の作動状態を制御する方法。
【請求項１５】
前記感知するステップは、冷媒圧力、冷媒温度、入口空気温度、出口空気温度、およびこれらの組合せ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１６】
作動停止させる前記ステップは、感知された冷媒圧力に応答する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
作動停止させる前記ステップは、感知された入口空気温度に応答する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
作動停止させる前記ステップは、前記可変流路の所定の組合せの２以上のファンの作動停止を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのバッフルによって形成された少なくとも１つの一定流路を通る空気を循環させるステップをさらに含み、前記一定流路は、実質的に単一方向に実質的に一定である空気流を提供する、請求項１５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、暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システム用の凝縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＶＡＣシステムは、一般に、少なくとも１つの蒸発器、少なくとも１つの凝縮器、および少なくとも１つの圧縮機を備える閉ループ冷凍システムを含む。冷媒は、蒸発器を通り抜けるとき、冷却対象の伝熱流体から熱を吸収し、液相から気相に変化する。冷媒は、蒸発器を出た後、圧縮機、次いで凝縮器、次いで膨張弁に進み、蒸発器に戻り、この冷凍サイクルを繰り返す。冷却対象の流体は、別の流路内の蒸発器を通り抜け、冷媒の蒸発によって冷却される。次いで、冷却された流体は、空調対象の空間を冷却するために分配システムへ送られてよく、あるいは、他の冷凍目的に使用されてもよい。
【０００３】
高容量ＨＶＡＣシステムは、冷媒ループ内に結合された複数の冷媒回路、または複数の圧縮機を含む。直列（並列）に配列された複数の圧縮機を利用する空冷式冷凍システムは、通常、同時に作動する圧縮機全ての負荷を取り扱うように寸法設定された単一の凝縮器コイルを利用する。このため、システム内の全ての圧縮機が作動しないときは、過度の熱交換能力を有する凝縮器となり、凝縮器コイルはシステム作動に対して本質的に過大サイズとなる。こうした問題をさらに悪化させているのは、現代の冷凍システムに対して高まる効率性の要求を満たすために、凝縮器コイルが、しばしば、システムの全負荷要求に対して、空気流の増加に対応して過大寸法で製造されることである。これらのシステム内に存在する凝縮器は、通常、屋外におよび／または屋外の周囲の状態、特に温度にさらされる場所に設置される。屋外の周囲温度が低下すると、凝縮器内の冷媒から取り除かれる熱量が増加する。凝縮器内で取り除かれる熱量が増加すると、圧縮機に至る吸引管において冷媒の圧力が低下し得る。圧縮機への吸引圧力が低下すると、蒸発器において冷媒温度の低下が生じる。しかし、蒸発器において冷媒温度が低くなり過ぎると、システムの性能が損なわれる。吸引圧力が低くなり過ぎると、蒸発器の凍結、圧縮機の液体スラグおよび／またはシステムの不安定化などの多くの問題がシステムに起こることがある。
【０００４】
凝縮器コイルのサイズが過大になるという問題に加えて、適切なシステム作動を維持するために、凝縮器の「容量」を低減させることが必要である。良好なシステム制御を提供し、過大サイズのコイルから生じ得る過度の冷却を弱める１つの方法としては、凝縮器コイル上の空気流を制御するのに様々なスピードの凝縮器ファンが使用されることが挙げられる。コイル上を通過する空気量が減少するにつれて、コイルで行われる熱伝達の量が減少する。したがって、凝縮器内の冷媒温度およびシステムの圧力が上がり、その結果、蒸発器がシステムの性能に問題を起こすことなく伝熱流体を冷却することが可能になる。様々なスピードの凝縮器ファンの使用には、費用がかかり、複雑な配線および制御が必要になるという欠点がある。凝縮器の空気流の制御に使用される１つの代替方法は、必要に応じてサイクル作動がオンオフされ得る複数の小型の凝縮器ファンを用いることである。しかし、複数の小型の凝縮器から生じる流量は、段階的であり、作動されるファンの数に基づいて凝縮器において所定のレベルの冷却容量を提供する。多数のファンを適切に制御し、各々のファンに対して独立した制御を行うことが必要になるが、それには費用がかかり、複雑な配線および／または制御が必要になる。
【０００５】
空冷式凝縮器が過大に寸法設定されると、しばしば、凝縮器の周囲温度が低下するにつれてシステム性能が急速に悪化する。こうしたタイプのシステムを有効にかつ確実に作動させるには、凝縮器で行われる冷却の量が、周囲温度が低下するにつれて低減される必要がある。上記で論じたように、より低い周囲温度において凝縮器コイルの性能を変化させる一般的な方法は、作動しているファンの数を低減するように制御される複数の凝縮器ファンを使用することである。作動するファンの数が減るにつれて、凝縮器コイルを通って引き込まれる空気量も同様に低減される。残念なことに、特に周囲温度が低い状態で十分な制御を行うためには、多くの凝縮器ファンが使用されなければならず、あるいは過度なファンのサイクリング作動が発生することになる。過度なファンのサイクリング作動により、凝縮器を作動させるのに必要なエネルギー量が増加し、ファンの摩耗が増進し、そのため保守コストが増加する。ファンが過度にサイクリング作動するのは、ファンが作動されるときの作動周囲温度と、そのファンが作動されないときの作動周囲温度に、大きなギャップが生じ得るためである。例えば、単一のファンを作動させるあるシステムの作動の周囲温度範囲は、２０゜Ｆ（−６．７℃）〜３５゜Ｆ（１．７℃）にあり得る。しかし、この同じシステムは、２つのファンの作動に対して４５゜Ｆ（７．２℃）〜６０゜Ｆ（１５．６℃）の作動周囲温度範囲を含むことがある。周囲温度が約３５゜Ｆ（１．７℃）〜４５゜Ｆ（７．２℃）である場合、この凝縮器システムには作動上の問題が発生する。こうした温度範囲では、温度変化が比較的小さい第２の凝縮器ファンのサイクル作動が、繰り返し行われることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、高効率の凝縮器において、周囲温度が低温時の作動および信頼性を向上させながら、周囲温度が高温時の性能およびシステム全体の効率を犠牲にしない方法および装置が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、凝縮器温度および凝縮器圧力を制御するための凝縮装置およびこの凝縮装置を使用するＨＶＡＣシステムを含む。凝縮装置は、１つの凝縮器コイルおよび凝縮器コイルに隣接して配設された複数のファンを含む。複数のファンは、凝縮器コイルを通過する空気を循環させるように配置され、配設される。凝縮器コイルの表面から延びる少なくとも１つのバッフルが、複数のファンの隣り合うファンの間に配置され、複数の流路を形成する。複数の流路は、複数のファンの複数の隣り合うファンを有する可変流路を、その流路を通る空気流を制御するために含む。凝縮装置はまた、複数のファンの作動を制御するための制御システムを含む。制御システムは、感知条件に応答して、複数のファンの各々のファンを独立に制御するように構成される。
【０００８】
本発明はまた、凝縮器圧力を制御する方法も含む。この方法は、１つの凝縮器コイル、凝縮器コイルに隣接して配設された複数のファン、および凝縮器コイルの表面から延びる複数の流路を有する凝縮装置を提供するステップを含む。複数の流路は、複数のファンの複数の隣り合うファンを有する可変流路を、その流路を通る空気流を制御するために含む。複数のファンのうち１つまたは複数のファンを作動させることにより、空気が凝縮器コイルを通って循環される。凝縮器コイル内の冷媒の状態または凝縮器コイルへの入口空気の状態が感知される。可変流路の複数のファンのうち少なくとも１つのファンが、その感知条件に応答して作動停止されて、凝縮器コイルを通過する空気流が低減される。複数のファンのうち少なくとも１つの作動中のファンは、凝縮器コイルを通過する空気流をさらに低減するために、少なくとも１つの作動停止されたファンに隣接する領域からバイパス空気を引き込む。
【０００９】
本発明の１つの利点は、凝縮器ファンのサイクリング作動が、大幅に低減され、あるいは最低周囲温度以外の温度では、作動停止されることさえあるということである。
本発明の別の利点は、凝縮器ファンの段階間の凝縮器の性能の重複を改善することによる改良されたシステム制御である。
【００１０】
本発明のさらに別の利点は、より少ない凝縮器ファンが使用され、そのためシステムコストがより低減されることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の他の特徴および利点は、例として本発明の原理を図示する添付の図面と併せて、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
可能な限り、図面を通じて、同じ参照番号が、同様のまたは類似の部分を示すために使用される。
【００１２】
本発明が適用され得る一般的なシステムが、図１に図示される。図示するように、ＨＶＡＣ冷凍または液冷システム１００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１００は、所望のシステム負荷を提供するために３つ以上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１００は、直列または並列で作動する第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３、１つの凝縮装置１０８、膨張装置、１つの水冷器または蒸発器装置１１０および制御盤１１２を含む。制御盤１１２は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、マイクロプロセッサ、非揮発性メモリ、およびシステム１００の作動を制御するためのインターフェースボードを含むことができる。制御盤１１２は、例えば温度および圧力測定値などのシステム１００の性能を示す入力信号をシステム１００から受け取り、また、周辺の周囲状態に対応する、例えば屋外の空気温度測定値などの入力信号も受け取り、次いで、信号をシステム１００の構成要素に伝送してシステム１００の作動を制御する。本発明は、上述の制御盤に限定されることがなく、凝縮器ファンを制御することができるどのような適切な制御システムも含むことができる。従来のＨＶＡＣ冷凍または液冷システム１００は、図１には示されていない多くの他の特徴を含む。これらの特徴は、図を簡単にして説明を容易にするために意図的に省略されている。以下のシステム１００の説明は、ＨＶＡＣシステムに関するが、本発明が、どのような冷凍システムまたは液冷システムにも適用できることを理解されたい。
【００１３】
第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３は、冷媒蒸気を圧縮し、これを、後に単一の管に合体される複数の排出管によって凝縮装置１０８へ送る。本発明の別の実施形態では、別個の排出管が、冷媒蒸気を凝縮装置１０８に送るために使用され、この凝縮装置１０８で冷媒蒸気が１つになる。第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３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、どのような適切なタイプの圧縮機でもよい。凝縮器１０８に送られた冷媒蒸気は、空気であることが好ましい流体と熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果、冷媒液体に相変化する。凝縮装置１０８からの凝縮された液体冷媒は、対応する膨張装置を通って蒸発器１１０に流れる。
【００１４】
蒸発器１１０に送られた冷媒液体は、例えば、空気、水または二次液体などの流体と熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果、冷媒気体へ相変化する。蒸発器１１０は、流体の供給管および戻り管用の結合部を含む。流体は、戻り管を介して蒸発器１１０内へと入り、供給管を介して蒸発器１１０から出る。蒸発器１１０内の液体冷媒は、流体と熱交換関係に入り、熱を流体から取り除く。次いで、蒸発器１１０内の蒸気冷媒が、第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３に戻り、サイクルが完了する。蒸発器１１０内の蒸気冷媒は、蒸発器１１０を出る単一の管に合体されることができ、この単一の管は、その後、２つに分かれてまたは分岐して冷媒蒸気を第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３に送る。本発明の別の実施形態では、蒸気冷媒は、このとき、別個の吸引管によって第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３に戻り、サイクルが完了する。蒸発器１１０内で冷媒の適切な相変化が得られるのであれば、どのような適切な構成の蒸発器１１０でもシステム１００に使用できることを理解されたい。
【００１５】
第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３を駆動するために、システム１００は、第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３用のモータまたは駆動機構を含む。用語「モータ」は、第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３用の駆動機構に関して使用されるが、用語「モータ」は、モータに限定されず、モータの駆動に関連して使用され得る変速ドライブおよびモータスタータなどのどのような構成要素も含むことが意図されていることを理解されたい。本発明の好ましい実施形態では、モータまたは駆動機構は、電気モータおよび関連する構成要素である。しかし、蒸気タービンまたはガスタービンあるいはエンジンおよび関連する構成要素などの他の駆動機構が、第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３を駆動させるのに使用されてよい。
【００１６】
図２は、本発明の凝縮装置１０８を図式的に示す。凝縮装置１０８は、ハウジング２０４内に配設された凝縮器コイル２０２を含む。凝縮器コイル２０２に送られた冷媒蒸気は、コイル入口結合部２２０から入り、凝縮器コイル２０２を出た凝縮された液体冷媒は、コイル出口結合部２２２から出る。凝縮器コイル２０２は、コイルを通る循環空気または気体との熱伝達をもたらすのに使用され得るどのような適切なタイプのコイル装置でもよく、第１の圧縮機１０２および第２の圧縮機１０３の最大出力容量に対応できるように寸法設定されることが好ましい。さらに、凝縮装置１０８は、ハウジング２０４内に取り付けられた第１のファン２３１、第２のファン２３３、第３のファン２３５、第４のファン２３７、および第５のファン２３９を含む。第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９は、凝縮器コイル２０２の面２４０を抜けてほぼ垂直に空気を引き込むように凝縮器コイル２０２に対してほぼ直角に配置されている。凝縮器コイル２０２を通る空気がほぼ垂直に流れるため、空気が凝縮器コイル２０２内の冷媒と熱交換関係に入ることが可能になる。さらに、図２は５個のファンを図示しているが、ファンは、３個だけ使用されてよく、また１０個以上使用されてもよいことを理解されたい。図２は、ハウジング２０４内に取り付けられた第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９を示しているが、第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９が、凝縮器コイル２０２を通って引き込まれた空気が凝縮器コイル２０２の面２４０に対してほぼ垂直に流れるように、どのような適切な方法で取り付けられてもよいことを理解されたい。
【００１７】
凝縮装置１０８はまた、第４のファン２３７と第５のファン２３９の間に配置されたバッフル２０６を含む。本明細書で使用される「バッフル」は、空気がバッフルを通り抜けて流れるのをほぼ防止するように構成された構造および空気をコイル２０２からある方向に運ぶ能力を有する障壁を含む。バッフル２０６は、バッフル２０６とハウジング２０４の間の空気流量に対する一定のまたは固定の流路（フローチャネル）２１０を形成するのに十分な長さだけ、コイル２０２から第４のファン２３７および第５のファン２３９に向って延びている。本明細書で使用される「一定流」は、第５のファン２３９が作動しているとき、流路２１０を流れる空気の流量が実質的に一定である、すなわち流路２１０内の空気の流量が、第５のファン２３９の作動に基づいて実質的に一定の速度で発生している、あるいは全く発生していないことを示す。流路２１０および凝縮器コイル２０２の流路２１０に対応する流路部分２４２を流れる空気は、もしある場合、バッフル２０６により、凝縮装置１０８の残りの流路を通る空気流から遮断される。さらに、流路２１０に関しては、凝縮器コイル２０２の流路部分２４２を通る空気の流量は、流路２１０からの空気の流量と実質的に均等である。言い換えれば、流路２１０の空気の流量は、入口が１つ、出口が１つの単一の方向に限定される。この実施形態の流路２１０の配置により、凝縮器コイルの表面領域に対する空気流の比が実質的に一定になる。例えば、図２に示す実施形態では、第５のファン２３９が作動しているときに引き込まれる空気流は、凝縮器のコイル表面領域の約１／５を通り抜ける。図２は、流路２１０内に第５のファン２３９を１個だけ含むが、本発明は、ファンが全て作動され、一斉にまたは同時に作動停止されるのであれば、流路２１０内に複数のファンを含んでよい。
【００１８】
流路２１０に加えて、本発明は、さらに、凝縮器コイル２０２の混合空気流部分２４４から空気を引き込む可変流路２１１を含む。本明細書で使用される「可変流」は、流路２１１内の流量が、流路２１１内に配設された第１〜第４のファン、２３１、２３３、２３５、および２３７の１つまたは複数を選択的に作動および／または作動停止させることによって変更できることを示す。凝縮器コイル表面領域に対して所定の割合または実質的に一定の比率の空気流を提供する一定流路２１０とは異なり、可変流路２１１は、空気流の割合が、可変流路２１１内で作動または作動停止されるファンの組合せに基づくことを可能にする。流路２１１は、各々が独立的に制御され、作動される第１〜第４のファン、２３１、２３３、２３５、および２３７を含む。さらに、第１〜第４のファン２３１、２３３、２３５、および２３７のうちの１つまたは複数は、作動停止されてよく、それによって、空気が作動停止されたファンの領域から流路２１１に入ることが可能になり、その結果、流路２１１を出る混合空気流をもたらす。本発明の代替実施形態では、第１〜第４のファン、２３１、２３３、２３５、および２３７の各々は、第１〜第４のファン２３１、２３３、２３５、および２３７によって従属的にあるいは独立的に作動され、かつ作動停止されてよいファン対などの複数のファンを含む。混合空気流は、コイル２０２を通って引き込まれた空気と１つまたは複数の作動停止されたファン（例えば図４〜６を参照）の領域から流路（フローチャネル）２１１内に引き込まれた空気との混合物を含む。図２は、一定流路２１０および可変流路２１１を示すが、本発明の代替実施形態では、凝縮装置１０８は、複数の可変流路２１１を含み、一定流路２１０は含まない。本発明のさらに別の実施形態では、凝縮装置１０８は、複数の可変流路２１１を含み、１つまたは複数の一定流路２１０を含む。
【００１９】
図３は、本発明の一実施形態によって作動する凝縮装置１０８を示す。図３は、凝縮器コイル２０２を通る最大空気流を提供するように作動される第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９の各々を示す。流路２１０を通る空気流は、第５のファン２３９によって提供される空気流を含む。流路２１１を通る空気流は、第１〜第４のファン２３１、２３３、２３５、および２３７の組合せによって提供される空気流を含む。周囲温度がより高いとき、および／または蒸発器でより大きな冷却が必要とされる間など、凝縮器コイル２０２を通る最大空気流を提供することが望ましい場合、第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９の各々が、作動されてよい。入口空気３０１が、凝縮器コイル２０２から凝縮装置１０８、そして流路２１１および２１０に引き込まれる。流路２１０および２１１内に存在する加熱された空気３０３は、第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７、および２３９によって引き込まれ、排気３０５として凝縮装置１０８から排出される。
【００２０】
図４は、本発明の別の実施形態によって作動する凝縮装置１０８を示す。図４は、作動される第１のファン２３１および第５のファン２３９を示し、作動されない第２〜第４のファン２３３、２３５、および２３７を示す。作動されるファンおよび作動されないファンが組み合わされて、流路２１１内に空気の混合物を提供する。図３のように、流路２１０を通る空気流は、第５のファン２３９によって提供された空気流を含む。しかし、図４では、流路２１１を通る空気流は、第１のファン２３１のみによって提供された空気流を含む。ファン２３１からの排気３０５は、コイル２０２を通って引き込まれた加熱された空気３０３とバイパス空気または補給空気３０７の混合物を含み、このバイパス空気または補給空気３０７は、凝縮装置１０８の外側領域から、作動停止された第２〜第４のファン、２３３、２３５および２３７の領域を通って引き込まれる。図４に示す作動は、周囲温度が低いとき、あるいはシステムにかかる加熱負荷が低減されたときに凝縮器コイル２０２内の冷媒状態を制御する方法を含む。この装置の１つの利点は、ここで、第１のファン２３１によって流路２１１から排出される実質的に同じ量の空気が、凝縮器コイル２０２を通って引き込まれ、量が低減された空気が、システム１００から熱を取り除くために使用されることである。
【００２１】
図５は、本発明のさらに別の実施形態によって作動する凝縮装置１０８を示す。図５は、作動される第１のファン２３１、第２のファン２３３、および第５のファン２３９ならびに作動されない第３のファン２３５および第４のファン２３７を示す。作動されるファンおよび作動されないファンが組み合わされて、流路２１１内に空気の混合物を提供する。図３のように、流路２１０を通る空気流は、第５のファン２３９によって提供された空気流を含む。しかし、図５では、流路２１１を通る空気流は、第１のファン２３１および第２のファン２３３によって提供された空気流を含む。ファン２３１および２３３からの排気３０５は、凝縮器コイル２０２を通って引き込まれた加熱された空気３０３とバイパス空気３０７との混合物を含み、このバイパス空気３０７は、凝縮装置１０８の外側領域から、作動停止された第３および第４のファン２３５および２３７の領域を通って引き込まれる。図５に示す作動は、周囲温度が低いとき、あるいは、システムにかかる加熱負荷が低減されたときに凝縮器コイル２０２内の冷媒状態を制御する方法を含む。
【００２２】
図６は、本発明のさらに別の実施形態によって作動する凝縮装置１０８を示す。図６は、作動される第１のファン〜第３のファン２３１、２３３、２３５および第５のファン２３９ならびに作動されない第４のファン２３７を示す。作動されるファンおよび作動されないファンが組み合わされて、流路２１１内に空気の混合物を提供する。図３のように、流路２１０を通る空気流は、第５のファン２３９によって提供された空気流を含む。しかし、図６では、流路２１１を通る空気流は、第１〜第３のファン２３１、２３３、および２３５によって提供された空気流を含む。第１〜第３のファン２３１、２３３、および２３５からの排気３０５は、凝縮器コイル２０２を通って引き込まれた加熱された空気３０３とバイパス空気３０７との混合物を含み、このバイパス空気３０７は、凝縮装置１０８の外側領域から、作動停止された第４のファン２３７の領域を通って引き込まれる。図６に示す作動は、周囲温度が低いとき、あるいは、システム１００にかかる加熱負荷が低減されたときに凝縮器コイル２０２内の冷媒状態を制御する方法を含む。
【００２３】
図７は、第２のバッフル２０８が、第３のファン２３５と第４のファン２３７の間に配置され得る本発明の代替実施形態を示す。第２のバッフル２０８は、コイル２０２から第３のファン２３５および第４のファン２３７方向に延びて、第１のバッフル２０６、第２のバッフル２０８、およびハウジング２０４の間の空気流のための流路（フローチャネル）２１２を形成する。流路２１２および凝縮器コイル２０２の流路２１２に対応する部分を通る空気流は、それがある場合、凝縮装置１０８を流れる残りの空気流から遮断され、第４のファン２３７の作動によって制御される。流路２１０および第１のバッフル２０６の構成と同様に、第２のバッフル２０８は、第４のファン２３７が作動停止されるとき流路２１２を通るどのような空気流もほぼ防止するように構成される。また、上述の流路２１０と同様に、流路２１２は、複数のファンを含むことができる。図２〜７は、第１のまたは第２のバッフル２０６および／または２０８を備える実施形態を示しているが、バッフルによって形成された少なくとも１つの流路が複数のファンを含むのであれば、どのような数のファンが使用されてもよい。さらに、図７に示す凝縮装置１０８は、流路２１１、２１２、および２１０を含み、流路２１１は、凝縮器コイル２０２を通る可変空気流に制約される唯一の流路であり、流路２１１と一定流路、流路２１０と２１２など、可変流路のあらゆる組合せが本発明で利用されてよい。さらに、ファンと流路の構成は、図２〜７のジオメトリに限定されず、コイルを通る空気流を提供し、一定流路と可変流路の組合せを有するどのようなジオメトリおよび構成も含むことができる。
【００２４】
第１のバッフル２０６および／または第２のバッフル２０８の位置決めに加えて、凝縮装置がより低い周囲状態およびより少ない負荷状態において作動されるとき、第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７および２３９が、所望の凝縮器温度および／または凝縮器圧力を生成するように制御盤１１２によって制御されてよい。屋外の周囲温度の低下および／またはシステム負荷の減少により、制御盤１１２によって作動し続ける第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７および２３９のファンの数が減じられる。
【００２５】
本発明の一実施形態では、制御盤１１２は、好ましくは、１つまたは複数の制御アルゴリズムあるいはソフトウエアを用いてシステム１００の作動を制御し、かつ、凝縮器温度および／または凝縮器圧力を制御するために凝縮装置１０８の第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７および／または２３９に対する作動形態を決定し、実施する、制御システムを実行する。制御アルゴリズムは、制御盤の非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エアを含んでよく、制御盤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内に含まれ、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、当業者により、デジタルおよび／またはアナログのハードウエアを用いて実装され実行されてもよいことを理解されたい。ハードウエアが、制御アルゴリズムの実行に使用される場合、必要な構成要素を組み込み、もはや必要とされないであろう構成要素を取り除くように制御盤の対応する構成が変更されてよい。
【００２６】
制御アルゴリズムは、システムパラメータおよび／またはシステム状態を感知して、所望の凝縮器温度および／または凝縮器圧力を得るように第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７および／または２３９に対する適切な制御信号を生成することができる。感知される状態は、それだけに限定されないが、冷媒圧力、冷媒温度、入口空気温度、出口空気温度、またはそれらの組合せを含むことができる。例えば、ある所定の組の状態により、第５のファン２３９の作動から生じる凝縮器コイル２０２の所定の比率を通る空気流が所望の凝縮器温度および／または凝縮器圧力を提供するので、第５のファン２３９が作動され、第１〜第４のファン２３１、２３３、２３５、２３７の残りが作動されないよう制御アルゴリズムに決定させることができる。しかし、別の組の入力値では、第１のバッフル２０６によって空気流から遮断されない凝縮器コイル２０２の流路２１１を通る第１のファン２３１の作動から生じる空気流が、所望の凝縮器温度および／または凝縮器圧力を提供するので、第１のファン２３１が作動され、第２のファン〜第５のファン２３３，２３５、２３７および２３９が作動されないよう制御アルゴリズムが決定することができる。制御アルゴリズムは、上記の組合せに限定されず、所望の凝縮器コイル温度および／または凝縮器圧力を得るために、第１〜第５のファン２３１、２３３、２３５、２３７および／または２３９のどのような組合せを含んでもよい。
【００２７】
本発明の一実施形態では、凝縮装置１０８の制御には、周囲温度を感知するステップおよび感知された周囲温度に対応するファンの所定の組合せを含む参照表または類似の制御スキームを利用するステップを含めることができる。例えば、周囲温度が１５゜（Ｆ−９．４℃）〜２５゜Ｆ（−３．９℃）の間にある場合、制御盤１１２は、第５のファン２３９を作動停止させ、第１のファン２３１を作動させることができる。さらに、周囲温度が２５゜Ｆ（−３．９℃）〜３５゜Ｆ（１．７℃）の場合は、制御盤１１２は、第５のファン２３９を作動させ、第１のファン２３１を作動させることができる。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、凝縮装置の制御には、圧力変換器などの圧力感知装置を用いて凝縮圧力を感知するステップ、および参照表または類似の制御スキーム用の凝縮圧力範囲に対応するファンの所定の組合せを提供するステップを含めることができる。例えば、圧力が、個々の容量ステップ範囲内の最低圧力以下に降下する場合、低容量に対応する組合せのファンが作動される。同様に、圧力が、個々の容量ステップ範囲内の最高圧力以上に上昇する場合、高容量に対応する組合せのファンが作動される。
【００２９】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更が加えられ、本発明の要素に対して等価物が置き換えられてよいことが当業者に理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、個々の状況または構成要素を本発明の教示に適合させるために多くの改変を加えてよい。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ＨＶＡＣまたは冷却システムに使用される本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の凝縮装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によって作動する、図２に示す凝縮装置の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態によって作動する、図２に示す凝縮装置の実施形態を示す図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態によって作動する、図２に示す凝縮装置の実施形態を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態によって作動する、図２に示す凝縮装置の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の凝縮装置の代替の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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