(57)【要約】システムは、圧縮機と蒸発器の間にいくつかの並列の流路セグメントを有する。容量制御を実現するために、１つまたは複数のバルブが、セグメントの少なくとも１つを選択的に遮断および開放する。
2008510953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込ポートおよび吐出ポートを有する圧縮機と、
蒸発器と、
前記圧縮機吸込ポートと前記蒸発器の間に設けられた複数の並列の戻り流路セグメントと、
前記セグメントの少なくとも１つを選択的に遮断および開放する１つまたは複数のバルブと、
を備える装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブが、電磁弁である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブが、デューティサイクルおよび周波数で調節される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のバルブに接続され、前記デューティサイクルと周波数の少なくとも一方を制御するようにプログラミングされる制御器をさらに備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記１つまたは複数のバルブが、バイスタティックであり、
前記セグメントのうち第１のセグメントが、前記のバルブを有さない請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記圧縮機吐出ポートと蒸発器の間に連結された凝縮器をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記１つまたは複数のバルブに接続され、調節された容量制御を実現するよう前記１つまたは複数のバルブを動作させるようにプログラミングされた制御システムをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項８】
それぞれ異なる第１および第２の有効流路断面積を有する、少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
それぞれ同じ第１および第２の有効流路断面積を有する、少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置を動作させる方法であって、
少なくとも１つの動作パラメータを検出するステップと、
前記検出に応答して、前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブの少なくとも１つの調節パラメータを決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの動作パラメータが、
飽和蒸発温度、
飽和蒸発圧力、
蒸発器コイルに流入または該蒸発器コイルから流出する空気の温度、
飽和凝縮温度、
飽和凝縮圧力、
凝縮器に流入または該凝縮器から流出する空気の温度、
圧縮機電流、
圧縮機電圧、および
圧縮機電力のうちの少なくとも１つであり、
前記検出するステップが、
複数のバルブから前記第１のバルブの識別を決定するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
圧縮機と、
凝縮器と、
前記圧縮機を前記凝縮器に連結して冷媒を前記圧縮機から前記凝縮器へと運ぶ吐出管と、
膨張装置と、
蒸発器と、
前記蒸発器を前記圧縮機に連結して冷媒を前記蒸発器から前記圧縮機へと運ぶとともに、第１および第２の並列のセグメントを備える吸込管と、
前記第１のセグメント内に設けられた電気作動バルブと、
前記第１のセグメント内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記圧縮機への前記吸込管内の流量を調節する手段と、
前記凝縮器と前記膨張装置の中間点から、前記圧縮機内における中間圧縮点に対応する圧縮機位置へと延びる流体通路と、
前記流体通路および前記吸込管に連結されたバイパス管と、
前記バイパス管内に設けられた電気作動バルブと、
前記バイパス管内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記吸込管へのバイパス流量を調節する手段と、
前記流体通路に連結されているエコノマイザ回路と、
前記エコノマイザ回路内に設けられた電気作動バルブと、
前記エコノマイザ回路内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記圧縮機へのエコノマイザ流量を調節する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記吸込管が、前記第１および第２のセグメントと並列の第３のセグメントを含み、
前記第１のセグメント内の前記電気作動バルブが、第１の電磁弁であり、前記システムが、前記第２のセグメント内に設けられた第２の電磁弁を含む請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関する。より詳細には、本発明は、空調システムまたは冷蔵システムにおける圧縮機のアンローディングに関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉式空調システムまたは冷蔵システムでは、使用することができるアンローディング方法がいくつか存在する。本願譲受人に譲渡された米国特許第４９３８６６６号は、ガスバイパスによってバンクの１つのシリンダをアンローディングし、吸込部の遮断によってバンク全体をアンローディングすることを開示している。本願譲受人に譲渡された米国特許第４９３８０２９号は、圧縮機の段全体のアンローディングおよびエコノマイザの使用を開示している。本願譲受人に譲渡された米国特許第４８７８８１８号は、アンローディング用に吸込部と、またはＶi制御用に吐出部との連通をもたらすために、バルブ付きの共通ポートを使用することを開示している。ここで、Ｖiは、吐出圧力と吸込圧力の比である。これらの様々な方法を使用する際、バルブ構造は通常、全開、全閉であり、あるいはバルブ開口度が、ある一定の固定位置にとどまるように調節される。本願譲受人に譲渡された米国特許第６０４７５５６号（‘５５６号特許、その開示が、あたかもここで詳細に記載されるかのように、参照によって本明細書に組み込まれる）は、全開位置と全閉位置の間ですばやくサイクル動作して容量制御を実現する電磁弁の使用を開示している。サイクル動作する１つ（または複数）の電磁弁は、圧縮機吸込管内、圧縮機エコノマイザ管内、および／またはエコノマイザ管を吸込管に連結する圧縮機バイパス管内に配置されることができる。弁が開く時間の割合によって、達成される調節の度合が決まる。
【０００３】
とはいえ、当技術分野ではさらなる改良の余地が残されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、圧縮機および蒸発器を有する装置に関する。圧縮機は吸込ポートおよび吐出ポートを有する。複数の並列の戻り流路セグメントが、圧縮機の吸込ポートと蒸発器の間に延在している。１つまたは複数のバルブが、セグメントの少なくとも１つを選択的に遮断および開放する。
【０００５】
様々な実施形態において、１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブは、電磁弁とすることができる。１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブは、デューティサイクルおよび周波数を用いて調節されうる。制御器が、第１のバルブに接続され、前記のデューティサイクルと周波数の少なくとも一方を制御するようにプログラミングされてよい。この１つまたは複数のバルブは、バイスタティック（ｂｉｓｔａｔｉｃ）でよい。第１のセグメントは、このようなバルブを有していなくてよい。凝縮器が、圧縮機吐出ポートと蒸発器の間に連結されてよい。制御システムが、１つまたは複数のバルブに接続され、調節された容量制御をもたらすよう１つまたは複数のバルブを動作させるようにプログラミングされてよい。それぞれ異なる第１および第２の有効流路断面積を有する少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在してよい。それぞれ同じ第１および第２の有効流路断面積を有する少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在してもよい。
【０００６】
本発明の別の態様は、このような装置を動作させる方法に関する。少なくとも１つの動作パラメータが検出される。この検出に応答して、少なくとも１つの調節パラメータが、１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブについて決定される。
【０００７】
様々な実施形態では、少なくとも１つの動作パラメータは、飽和蒸発温度、飽和蒸発圧力、蒸発器コイルを出入りする空気の温度、飽和凝縮温度、飽和凝縮圧力、凝縮器を出入りする空気の温度、圧縮機電流、圧縮機電圧、および圧縮機電力のうちの少なくとも１つでよい。上記の決定は、複数のバルブから第１のバルブの識別を決定することを含んでよい。
【０００８】
本発明の別の態様は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、および蒸発器を有するシステムに関する。吐出管が、冷媒を圧縮機から凝縮器へ運ぶために、圧縮機を凝縮器に連結する。吸込管が、冷媒を蒸発器から圧縮機へ運ぶために、蒸発器を圧縮機に連結する。吸込管は、第１および第２の並列のセグメントを有する。電気作動バルブが、第１のセグメント内にある。第１のセグメント内の電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって圧縮機への吸込管内の流量を調節する手段が存在する。流体通路が、凝縮器と膨張装置の中間点から、圧縮機内における中間圧縮点に対応する圧縮機位置へと延びている。バイパス管が、流体通路および吸込管に連結されている。電気作動バルブが、バイパス管内にある。バイパス管内の電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって、吸込管へのバイパスの流量が調節される手段が存在する。エコノマイザ回路が、流体通路に接続されている。電気作動バルブが、エコノマイザ回路内にある。エコノマイザ回路内の電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって、圧縮機へのエコノマイザ流量が調節される手段が存在する。
【０００９】
様々な実施形態では、吸込管は、第１および第２のセグメントと並列の第３のセグメントを含んでよい。第１セグメント内にある電気作動バルブは、第１の電磁弁でよく、システムは、第２のセグメント内に第２の電磁弁を含んでよい。
【００１０】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明で記載される。本発明の他の特徴、目的および利点は、これらの説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、‘５５６号特許に基づいた、例示的な密閉式冷蔵または空調システム１０を示す。このシステムは、密閉圧縮機１２を有し、この密閉圧縮機１２から、圧縮機吐出管１４が下流側に凝縮器１６まで延びている。中間管路１８が、下流側に凝縮器から膨張装置２０、そして蒸発器２２へと延びている。吸込管２４が、下流側に蒸発器から圧縮機へと延びて、メインの回路／流路２５が完成する。
【００１２】
バイパスエコノマイザ回路／流路２６を形成するために、管路２７が、管路１８から分岐しているとともに膨張装置３０を含み、圧縮プロセスの中間点に対応する位置にあるポート３２を介して圧縮機１２と連結する。エコノマイザ熱交換器４０が、膨張装置３０の下流側の管路２７と膨張装置２０の上流側の管路１８が熱交換関係になるように配置されている。例示的な膨張装置２０、３０は、電子式膨張装置（ＥＥＶ）であり、それぞれ制御線４５、４６を介して制御入力を受け取るように制御システム４４（例えば、マイクロプロセッサベースの制御器）に結合されているものとして図示されている。例示的な制御システム４４は、１つまたは複数のセンサ４７からのゾーン入力および１つまたは複数の入力装置（例えば、サーモスタット４８）からの外部制御入力などの入力を受け取ることができる。バイパス管５０は、それぞれエコノマイザ熱交換器４０および蒸発器２２の下流側にある管路２７、２４を連結する。電磁弁５２が、管路５０内に配置され、制御線５４を介して制御システム４４に接続される。管路２７内の電磁弁５６が、制御線５８を介して制御システム４４に接続される。
【００１３】
ＥＥＶ２０が論じられているが、様々な膨張装置のどれが使用されてもよい（例えば、熱膨張弁（ＴＸＶ）、固定オリフィス、または毛管）。電磁弁が論じられているが、他の電気作動バルブが使用されてもよい。さらに、他のバルブ（例えば、電気作動バルブによって操作される圧力作動バルブ）も可能である。
【００１４】
この例示的な実施形態では、吸込管２４の一部分が、蒸発器２２の下流側でかつ管路５０との交差部分の上流側で分岐されて、１対の並列の流路セグメント６０、６２を形成する。この例示的な実施形態では、電磁弁６４が、第１のセグメント６０内に配置され、制御線６６によって制御システム４４に接続される。固定絞り弁６８が、第２のセグメント６２内に配置される。このような絞り弁は、例えば、利用される配管の特徴的断面が、関連する流路セグメントの所望の有効断面積をもたらす断面を上回る場合に、適切なことがある。したがって、この絞り弁は、所望の有効断面積をもたらす。
【００１５】
システム１０の、エコノマイザを使用しない通常運転では、バルブ５２、５６が閉じられ、圧縮機１２からの高温高圧の冷媒ガスが、管路１４を介して凝縮器１６に供給され、そこで冷媒ガスが液体に凝縮する。この液体は、管路１８および遊休状態のエコノマイザ熱交換器４０を介してＥＥＶ２０に供給される。ＥＥＶ２０が、そこを流れる液体冷媒の圧力降下および部分的なフラッシングを引き起こす。冷媒の液体―蒸気混合物が、蒸発器に供給され、そこで液体冷媒が蒸発して所要の空間を冷却し、その結果生じるガス状の冷媒が、吸込管２４を介して圧縮機に供給されて主要サイクルが完成する。
【００１６】
上記で説明された動作は、従来のものであり、システムの冷却能力は、普通はサーモスタットまたは他の制御装置からの入力に応答して、圧縮機をオンおよびオフに切り替えることによって従来通り制御することができる。本発明の教示によれば、電磁弁６４が、開状態と閉状態の間ですばやくパルス動作されて、圧縮機１２の容量を制御することができる。バルブ６４が開閉する時間の割合を制御することによって、調節が実現される。
【００１７】
例示的な一実施形態では、バルブ５６は、安全のために常時閉のバルブである（すなわち、通電されないときは閉じており、通電されたときは開く）。バルブ５６が、常時開ならば、圧縮機のオフサイクル中、液体冷媒が、エコノマイザ管を通って圧縮機へと戻る可能性があり、それが、圧縮機の、潜在的に損傷を起こす可能性のあるフラッデッドスタート（ｆｌｏｏｄｅｄ  ｓｔａｒｔ）の一因になる恐れがある。通電されないときにバルブ５６を閉弁させると、それが防止される。また、バルブ５６が故障するとすれば、エコノマイザ回路がオフになって故障することになる。このエコノマイザのオフは、システムの能力および効率の低下をもたらすが、特定の運転状態の間の圧縮機の消費電力または液体の移動に伴う他の潜在的に損傷を起こす可能性のある問題を回避する。例示的な一実施形態では、バルブ６４は、安全のために常時開のバルブである。バルブ６４が、開の状態で故障した場合、システムは依然として作動し、システム能力は、最終的には圧縮機をサイクル動作させることによって制御される。バルブ６４が、閉の状態で故障したなら、システムは、有効な冷却を全く提供することができない。
【００１８】
バルブ６４の動作は、方形波として近似され、その際、開時間の割合がデューティサイクルを規定し、開／閉の頻度がサイクル周波数を規定する。バルブ応答時間に影響する慣性およびその他の要因が、その波形をいくぶん滑らかにする傾向がある。閉じた状態では、バルブ６４は第１のセグメント６０を通る流れを完全に遮断する。第２のセグメント６２内の絞り弁は、システムの容量を所望の最小量（例えば、１〜３０％の範囲）に抑えるのに効果がある。例えば、１％は、スクロール圧縮機内のコロナ放電を防ぐのに十分でありうる。３０％は、システム内の容量調節の最低レベルの妥当な上限でありうる。バルブ６４が開いている場合は、第１のセグメント６０、または第１のセグメント６０と第２のセグメント６２の組合せが、所望の最大容量（例えば１００％）を実現するのに効果的である。バルブ６４のデューティサイクル調節が、２つの値間での容量制御の連続性を実現するのに効果的である。例示的な一実施形態では、最小値は、非常に少ない量（例えば１〜２％）とすることができ、単に、バルブ６４が閉じている過渡時間中のまたは閉じた状態で故障が発生した場合の高真空度に伴う損傷を防ぐために機能しうる。こうすると、この値より上の範囲（例えば２〜１００％）であれば全て調節が可能になる。上記で指摘したように、この範囲の低い方の部分での動作が要求されない場合は、最小値はこれより高くてよい。
【００１９】
バルブ５２、５６、６４を個別にサイクル動作させることで、特定のバルブが開いている時間と閉じている時間の比を用いて、容量の調節の度合が決定され、様々な形の容量制御が可能になる。典型的なシステムの調節頻度は、０．１〜１００秒の範囲でよい。
【００２０】
システムの容量を増大させるために、エコノマイザ熱交換器４０が使用される。エコノマイザをフルに使用する運転では、バルブ５６が開き、バルブ５２が閉じ、バルブ６４が開いている。吸込管２４が全開であり、エコノマイザ管２７も同様である。いずれの管路も、最大可能質量流量を圧縮機に運んでいる。このため、蒸発器内で最大可能熱容量がもたらされる。凝縮器１６から出て管路１８に入る際に液体冷媒の一部分が管路２７に向けられ、そこでＥＥＶ３０が、この液体冷媒の圧力を降下させ、部分的にフラッシングを生じさせる。この低圧の液体冷媒が、エコノマイザ熱交換器に入り、そこで管路２７内の冷媒が管路１８内の冷媒から熱を取り出し、それによって後者がさらに冷却され、その結果、蒸発器内の冷却効果が増大する。エコノマイザ熱交換器を通り抜けた管路２７内の冷媒は、バルブ５６の制御下でポート３２を介して圧縮機１２に供給され、このバルブ５６は制御システム４４によって制御される。管路２７は、冷媒ガスを、圧縮機内の中間圧縮段で捕捉された容積（図示せず）へ送る。
【００２１】
通常の、すなわちエコノマイザを使用しない運転では、バルブ５６が閉じ、バルブ５２が閉じ、バルブ６４が開いている。エコノマイザ回路が閉じており、ＥＥＶ２０上流側の液体冷媒に更なる冷却をもたらさない。その結果、蒸発器２２を通る質量流量が、吸込管２４が全開であるためにほぼ同じであり続けるとしても、蒸発器２２内で容量の損失がもたらされる。いくぶん運転状態に応じて、システムは、エコノマイザを使用する場合の基本的容量が、エコノマイザを使用しない場合の基本的容量の１１０〜２００％以上になるように構成されてよい。低めの値は、空調のような用途に、中間の値は熱ポンプの用途に、高めの値は冷蔵の用途に関連付けられる。
【００２２】
システムの容量を低減するために、バイパス管電磁弁５２が使用される。バイパスモード運転では、バルブ５６が閉じ、バルブ５２が開き、バルブ６４が開いている。吸込管２４を通って圧縮機に入る冷媒の一部が、ポート３２を通って圧縮機から出て、管路５０および管路２７の近位部分を通って吸込管２４に戻る。この流れが、蒸発器からの吸込管２４内の冷媒流の一部に取って代わる。したがって、蒸発器を流れる質量流量およびその熱容量が低減される。この低減された容量は、例えば通常の容量の５０〜７０％（場合によってはそれより高く）であり得る。
【００２３】
吸込遮断運転では、バルブ５６が閉じ、バルブ５２が開き、バルブ６４が閉じている。容量が、絞り弁６８によって規定される最小値まで低減される。これは、通常のエコノマイザを使用しないモードの最小値をわずかに下回る値とすることができる。
【００２４】
５２、５６、６４の３つのバルブのいずれの調節も、個別に、最初の３つの運転モード（エコノマイザ使用、通常、およびバイパス）のうち１つのモードで行われてよい。基本的な一実施形態では、一時に１つのバルブだけが、３つのモードのうちの１つのモードでのみ調節される。具体的には、バルブ５６は、エコノマイザ使用運転において、調節なしのエコマイザ使用運転から調節なしの通常運転までの容量範囲内で調節されることになる。管路２７内のエコノマイザ流れは、したがってシステム容量は、バルブ５６をすばやくサイクル動作させて圧縮機内の中間圧縮段へ流れるエコノマイザ流量を調節することによって制御される。
【００２５】
バルブ５２は、通常運転において、調節なしの通常運転から調節なしのバイパス運転までの容量範囲内で調節されることになる。この構成では、バルブ５６が閉じており、中間圧力のガスが、圧縮機からポート３２、管路２７、および管路５０を介して吸込管２４内へバイパスされる。バイパスされるガスの量、したがってシステム容量は、バルブ５２をすばやくサイクル動作させることによって変更される。したがって、ポート３２は、エコノマイザポートとしても、バイパスポートまたはアンローディングポートとしても使用される。
【００２６】
バルブ６４は、バイパス運転において、調節なしのバイパス運転から調節なしの吸込遮断運転までの容量範囲内で調節されることになる。
【００２７】
並列構造には多くの変更形態が可能である。図２は、管路２４内の代替の１組のセグメント１００、１０２、１０４、１０６を示す。この例示的な実施形態では、セグメントの１００、１０２、１０４は、それぞれ電磁弁１１０、１１２、１１４を有し、それぞれ制御線１１６、１１８、１２０がこれらの弁を制御システム４４に接続している。この例示的な実施形態では、セグメント１０２、１０４、１０６は、それぞれ絞り弁１２２，１２４、１２６を有する。この例示的な実施形態では、第１のセグメント１００は、他のセグメントの状態にかかわらず、１００％の容量をもたらすのに十分な有効断面積を有する。しかし、代替方法では、これより小さくてもよい。この例示的な実施形態では、残りのセグメントは、個別でも、組み合わせてもこのような断面積を有さない。絞り弁の寸法は、予期される運転状態（例えば、圧縮機が、容量スペクトルに沿った様々な位置においてどれだけの時間動作していると予想されるか、このような状態間の所望の推移など）に少なくとも部分的に依存することがある特定の操作手順を円滑に進めるように選択されてよい。例示的な一実施形態では、流路１０６は、圧縮機を保護するためだけの非常に低い容量を有する単なる残留流路である。この例示的実施形態では、絞り弁１２２、１２４は、第１の（メイン）バルブ１１０が閉じている場合、（１）第２バルブ１１２および第３バルブ１１４が開くと、セグメント１０２、１０４があいまってシステムに２／３の容量をもたらし、（２）バルブ１１２が閉じ、１１４が開くと、セグメント１０４がシステムに１／３の容量をもたらすように寸法設定される。この容量バランスを達成するために、絞り弁１２２、１２４は、変化する圧力の影響により、異なる寸法にする必要がありうる。相対的な絞り弁の寸法設定は、所望の容量配分を達成するために、理論的計算または実験の繰り返しによって行われてよい。１つの例示的動作では、全容量と２／３容量の間の調節は、第２のバルブ１１２および第３のバルブ１１４を開いて、メインバルブ１１０を調節するだけで達成され得る。圧縮機は、メインバルブが閉じているときに２／３の容量まで低下するだけなので、システムは、全ての容量が遮断される場合よりも、ゆっくりと応答する。したがって、メインバルブは、よりゆっくりとサイクル動作されることができる。バルブのよりゆっくりとしたサイクル動作が、寿命を伸ばし、信頼性を向上させることがある。さらに、より迅速なサイクル動作を必要としないことによって、メインバルブが閉じると容量が実質的にゼロまで低減される場合に比べて、より頑強なバルブが使用されてよい。１／３と２／３容量の間の第２の動作ゾーンでは、メインバルブ１１０が閉じられ、第３のバルブ１１４が開かれ、第２のバルブ１１２が調節されてよい。このゾーンでは、第３のセグメント１０４を通るバイパス流が、必要なサイクル動作速度を抑え、したがって、第２のセグメント１０２および第３のセグメント１０４を通るバイパス流が第１のゾーン内の動作中にメインバルブ１１０の寿命に寄与するのと同様に、第２のバルブ１１２の寿命に寄与する。最小と１／３容量の間の第３のゾーンでは、メインバルブおよび第２のバルブはいずれも閉じており、第３のバルブ１１４がサイクル動作される。
【００２８】
一般に、所望のシステム容量を決定するために、第１組の測定値またはパラメータの入力値が必要とされる。これは、どの動作状態が望ましいか（例えば、バルブ１１０、１１２、１１４のどれが開き、または閉じ、あるいは動作／調節されるか）を決定するために使用される。次いで、実際のシステムの状態を監視し、動作中のバルブのサイクル動作を制御するために、第２組のパラメータが必要となる。第２組のパラメータは、第１組と部分的に重なっても、さらには同一であってもよい。例えば、サーモスタットからの入力が、特定の範囲のシステム容量が必要であると決定する。この入力は、設定点に対する空気調和される空間の温度（これは「従来の」サーモスタット役割である）だけでなく、空気調和される空間の温度（および可能であれば湿度）が、ある容量範囲でシステムが動作している状態でいかに速やかに応答するかについての情報も含むことができる。１つの例示的状況では、暑い日に、自宅所有者が暖まった自宅に戻り、空調システムの電源を入れる。家屋の温度とサーモスタットの設定値の間の開きが大きく、システムは家屋を迅速に冷却する目的で、最大容量で、すなわちバルブを全て開いて動作する。システムが動作するにつれて、家屋の温度は下がり、サーモスタットの設定点に近づく。そのようになったとき、制御器がバルブ１１０を閉じ、システムを２／３の容量で引き続き動作させる。温度が、比較的高い設定点まで再び上昇し始めると、制御器は、温度を再び下げるためにバルブ１１０を開き、システムは、室内温度を所望の範囲に維持するために、全容量と２／３の容量の間でサイクル動作する。１つの例示的な状況では、バルブ１１０は、比較的ゆっくりとサイクル動作し、１回のオン／オフサイクルは、負荷マッチング、すなわち（例えば、冷却される家屋の）熱負荷とシステムの冷却容量の間のバランスに応じて、数分から１時間のかなりの部分またはそれ以上までに及ぶ。十分な数の並列の岐路（図２の実施形態で十分でありうる）を含む場合には、システムによっては、バルブのすばやいサイクル動作が必要でないこともある。十分な数の並列の岐路を含む場合には、一度に１つのバルブ（すなわち１つの岐路）を開くまたは閉じることによって達成される容量の増分は、システムが容量の比較的小さな変化に非常にゆっくり応答するのに十分なほど互いに近づけることができる。
【００２９】
２／３容量のシステムで温度が下がり続ける場合、制御器は、バルブ１１２を閉じ、システムを１／３容量で動作させる。それが、家屋を設定点に維持するのに十分でない場合、制御器は、前の場合のバルブ１１０と同様の方法でバルブ１１２をサイクル動作させる。システムが、必要な容量により近いある容量で運転し続けるので温度の変動がそれほど速くないこと以外は、この動作は、従来のサーモスタットの動作と類似している。システムはまた、容量が低減するので、より高いサイクル効率で動作することになる。従来のサーモスタットは通常、２つの温度限界、すなわちシステムが停止する下限とシステムが作動し始める上限を有する。可変容量の動作は、追加の設定点を必要とすることになる（例えば、通常の上限より上のもの、および通常の下限より下のもの）。これらの追加の限界は、０〜１／３、１／３〜２／３、および２／３〜全容量の範囲の間で切り替えるための信号を制御器に送るために使用されることになる。
【００３０】
よりインテリジェントな制御器を使用して、さらなる動作上の特徴をもたらすことができる。制御器は、システムが設定点に近づくときの、さらには１〜２回の調節サイクルを経る際の温度変化率に基づいて、全容量の約８０％の容量が必要とされると推定することができる。この場合、システムは、システム容量の８０％を近似するデューティサイクルでバルブ１１０を動作させることになる。制御器は、屋内の温度変化率または安定性を監視し続けるにつれて、その推定値および関連するデューティサイクル（例えば、システム容量の７５％などへ）をさらに細かく調節にすることができる。同日の後刻に屋外温度が下がるとき、必要システム容量が２／３より下に降下し、制御器が中間モードでの動作に切り替わることがある。
【００３１】
基本的な制御器の場合、１００％の時間にわたってバルブ１１０が閉じた状態の動作では、単に家屋の冷却が続く。制御器は、温度が第１の設定点より少し低い第２の設定点より下まで下がったとき、バルブ１１２、１１０に加えてバルブ１１４を閉じ、家屋の温度がサーモスタット設定点の限界の範囲内で上昇および下降するに従って、バルブ１１４をサイクル動作させ始める。よりインテリジェントな制御器は、推定された必要容量および対応するデューティサイクルを計算するとともに、屋内の温度変動を最小限に抑えるために設定点に対するより厳しい制御を維持することができる。この場合、これまでのところ、どちらの制御器へのアクティブ入力も、空気調和される空間の温度だけであり、サーモスタット設定点はパッシブ入力（固定された基準）である。制御器は、屋内温度の小さな変動に応答してシステム容量をサイクル変化させ、すなわちバルブのデューティサイクルを変える。この場合、第１組と第２組の測定値は同じであり、すなわち屋内温度である。
【００３２】
さらに高性能のシステムは、安定化されたサイクル動作の前に所望のシステム容量のより良好な推定値を生成するために、かつ、実際に屋内温度が変動する前にサイクル速度の変化およびバルブ遮断の組合せを予測するために、屋外温度の入力を含むことができる。このシステムはまた、現在の実際のシステム容量を決定して、正しい容量にすばやく設定し制御するとともに実際に屋内温度が変動する前に必要な調節を予測するために、システム蒸発器および／または凝縮器内の圧力または温度の測定値を含むことができる。この場合、第１組の入力は、屋内および屋外の温度測定値になり、第２組の入力は、屋内の温度測定値ならびにシステムの圧力および／または温度になる。
【００３３】
これらの動作モードのうち少なくとも一部のモードでは、必要な調節頻度が、かなり長くなることがある。より単純な制御器のケースで説明したように、バルブを開閉する基準が屋内温度の直接変動である場合、冷却される空間、すなわち家屋の熱慣性によって、バルブの開／閉状況の変化を起こすほど温度が変化する前にバルブのある組合せまたは別の組合せでの動作が何分もあるいはそれ以上にわたりうる。また、より多くのバルブがシステムに追加され、より多くのシステム容量の増分が可能になるにつれて、調節の必要頻度が低減することにも留意されたい。これは、上記で特定された例示的な１００秒よりもかなり長くなりうる。最大の調節頻度は、バルブ６４だけが吸込管内で調節される図１の最も単純なケースの場合になるはずである。
【００３４】
代替実施形態では、動的要因が、所与の任意の容量のときにどのバルブまたは組合せが調節されるかに影響を与えることがある場合に、より複雑な制御が可能である。例えば、６０％容量での動作が、メインバルブだけを調節すること、あるいはメインバルブを閉じて他のバルブのうちの１つを調節することのどちらかによって実現することができるように、絞り弁の寸法設定を実施することができる。より高い容量（例えば、７０％強の範囲）から短時間で下方に変移する間、第２のバルブの使用を避けるために、第１のバルブの調節だけを続けることができる。
【００３５】
本発明の１つまたは複数の実施形態が説明されてきた。とはいえ、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な改変を加えることができることが理解されよう。例えば、既存のシステムの改変またはリエンジニアリングとして実施されるとき、既存のシステムの詳細がこの実施形態の詳細に重大な影響を及ぼすことがある。したがって、他の実施形態も、特許請求の範囲の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を使用する、エコノマイザを備えた冷蔵または空調システムの概略図である。
【図２】図１のシステム用の代替の吸込管の部分概略図である。
【図１】
2008510953.tif 000003
【図２】
2008510953.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月24日(2007.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込ポートおよび吐出ポートを有する圧縮機と、
蒸発器と、
前記圧縮機吸込ポートと前記蒸発器の間に設けられた複数の並列の戻り流路セグメントと、
前記セグメントの少なくとも１つを選択的に遮断および開放する１つまたは複数のバルブと、
を備える装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブが、電磁弁である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブが、デューティサイクルおよび周波数で調節される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のバルブに接続され、前記デューティサイクルと周波数の少なくとも一方を制御するようにプログラミングされる制御器をさらに備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記１つまたは複数のバルブが、バイスタティックであり、
前記セグメントのうち第１のセグメントが、前記のバルブを有さない請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記圧縮機吐出ポートと蒸発器の間に連結された凝縮器をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記１つまたは複数のバルブに接続され、調節された容量制御を実現するよう前記１つまたは複数のバルブを動作させるようにプログラミングされた制御システムをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項８】
それぞれ異なる第１および第２の有効流路断面積を有する、少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
それぞれ同じ第１および第２の有効流路断面積を有する、少なくとも第１および第２の流路セグメントが存在する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置を動作させる方法であって、
少なくとも１つの動作パラメータを検出するステップと、
前記検出に応答して、前記１つまたは複数のバルブのうち少なくとも第１のバルブの少なくとも１つの調節パラメータを決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの動作パラメータが、
飽和蒸発温度、
飽和蒸発圧力、
蒸発器コイルに流入または該蒸発器コイルから流出する空気の温度、
飽和凝縮温度、
飽和凝縮圧力、
凝縮器に流入または該凝縮器から流出する空気の温度、
圧縮機電流、
圧縮機電圧、および
圧縮機電力のうちの少なくとも１つであり、
前記検出するステップが、
複数のバルブから前記第１のバルブの識別を決定するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
圧縮機と、
凝縮器と、
前記圧縮機を前記凝縮器に連結して冷媒を前記圧縮機から前記凝縮器へと運ぶ吐出管と、
膨張装置と、
蒸発器と、
前記蒸発器を前記圧縮機に連結して冷媒を前記蒸発器から前記圧縮機へと運ぶとともに、第１および第２の並列のセグメントを備える吸込管と、
前記第１のセグメント内に設けられた電気作動バルブと、
前記第１のセグメント内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記圧縮機への前記吸込管内の流量を調節する手段と、
前記凝縮器と前記膨張装置の中間点から、前記圧縮機内における中間圧縮点に対応する圧縮機位置へと延びる流体通路と、
前記流体通路および前記吸込管に連結されたバイパス管と、
前記バイパス管内に設けられた電気作動バルブと、
前記バイパス管内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記吸込管へのバイパス流量を調節する手段と、
前記流体通路に連結されているエコノマイザ回路と、
前記エコノマイザ回路内に設けられた電気作動バルブと、
前記エコノマイザ回路内の前記電気作動バルブをすばやくパルス動作させ、それによって前記圧縮機へのエコノマイザ流量を調節する手段と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記吸込管が、前記第１および第２のセグメントと並列の第３のセグメントを含み、
前記第１のセグメント内の前記電気作動バルブが、第１の電磁弁であり、前記システムが、前記第２のセグメント内に設けられた第２の電磁弁を含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記セグメントのうち第１のセグメントが、前記のバルブを有さない請求項１記載の装置。
【国際調査報告】
2008510953.tif 000005