(57)【要約】温度が制御される貨物空間を冷却する、輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムと、冷凍システムを作動させる方法とが開示される。冷凍システムは、冷媒圧縮装置を含む一次冷媒回路と；  冷媒圧縮装置を駆動するモータと；  冷媒圧縮装置の作動速度を変える変速駆動装置と；  変速駆動装置および冷媒圧縮装置に作用するように接続された制御装置と、を備える。制御装置は、第１の連続運転作動モードで冷媒圧縮装置の速度を選択的に制御するとともに第１の繰り返し作動モードで冷媒圧縮装置の電源を選択的に投入および遮断することで、冷凍システムの冷却能力を制御する。
2011503504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度が制御される貨物空間を冷却する輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムであって、
冷媒圧縮装置、冷媒圧縮装置の下流にある冷媒熱除去熱交換器、冷媒熱除去熱交換器の下流にある冷媒熱吸収熱交換器、および冷媒熱除去熱交換器の下流でかつ冷媒熱吸収熱交換器の上流に配置された一次膨張装置を含む一次冷媒回路と、
冷媒圧縮装置に作用するように接続され、冷媒圧縮装置を駆動するモータと、
モータに作用するように接続され、冷媒圧縮装置の作動速度を変える変速駆動装置と、
変速駆動装置および冷媒圧縮装置に作用するように接続された制御装置であって、第１の連続運転作動モードで冷媒圧縮装置の速度を選択的に制御するとともに第１の繰り返し作動モードで冷媒圧縮装置の電源を選択的に投入および遮断することで、冷凍システムの冷却能力を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
制御装置は、定速作動モードと変速作動モードの間で冷媒圧縮機の作動を選択的に切り換えるスイッチ回路を備えることを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項３】
制御装置は、貨物空間の温度プルダウンに関連する最大冷却能力から部分負荷作動での貨物空間の温度維持に関連する最小冷却能力までの作動範囲に亘って貨物空間に関連する冷却要求に冷凍システムの冷却能力を適合させることを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項４】
モータは可変周波数制御モータを含むことを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項５】
冷媒圧縮装置はスクロール圧縮機を含むことを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項６】
冷媒圧縮装置は多段往復動圧縮機を含むことを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項７】
冷媒圧縮装置は、第１の圧縮装置と、第２の圧縮装置とを含み、第２の圧縮装置は、第１の圧縮装置の吐出口と直列に冷媒連通するように配置され、第１の圧縮装置の吐出口は、第２の圧縮装置の吸入口と冷媒連通することを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項８】
温度が制御される貨物空間を冷却する輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムであって、
冷媒圧縮装置、冷媒圧縮装置の下流にある冷媒熱除去熱交換器、冷媒熱除去熱交換器の下流にある冷媒熱吸収熱交換器、および冷媒熱除去熱交換器の下流でかつ冷媒熱吸収熱交換器の上流に配置された一次膨張装置を含む一次冷媒回路と、
一次冷媒回路内の冷媒熱除去熱交換器の下流でかつ一次膨張装置の上流に配置されたエコノマイザ、一次冷媒回路内の冷媒熱除去熱交換器の下流でかつエコノマイザの上流に配置された二次膨張装置、エコノマイザと冷媒圧縮装置の中間圧力段との間に冷媒連通を確立するエコノマイザ冷媒ライン、およびエコノマイザ冷媒ラインに配置された冷媒流量制御弁を含むエコノマイザ冷媒回路と、
冷媒圧縮装置に作用するように接続され、冷媒圧縮装置を駆動するモータと、
モータに作用するように接続され、冷媒圧縮装置の作動速度を変える変速駆動装置と、
変速駆動装置および冷媒圧縮装置に作用するように接続された制御装置であって、第１の連続運転作動モードで冷媒圧縮装置の速度を選択的に制御するとともに第１の繰り返し作動モードで冷媒圧縮装置の電源を選択的に投入および遮断することで、冷凍システムの冷却能力を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする冷凍システム。
【請求項９】
エコノマイザはフラッシュタンクを備えることを特徴とする請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１０】
エコノマイザは冷媒−冷媒熱交換器を備えることを特徴とする請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１１】
制御装置は、定速作動モードと変速作動モードの間で冷媒圧縮機の作動を選択的に切り換えるスイッチ回路を備えることを特徴とする請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１２】
制御装置は、貨物空間の温度プルダウンに関連する最大冷却能力から部分負荷作動での貨物空間の温度維持に関連する最小冷却能力までの作動範囲に亘って貨物空間に関連する冷却要求に冷凍システムの冷却能力を適合させることを特徴とする請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１３】
冷凍システムは遷臨界サイクルで作動することを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項１４】
冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１３記載の冷凍システム。
【請求項１５】
温度が制御される貨物空間を冷却する輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムを作動させる方法であって、冷凍システムは、冷媒圧縮装置と、冷媒圧縮装置に作用するように接続され、冷媒圧縮装置を駆動するモータとを備え、この方法は、
冷媒圧縮機の速度を選択的に変えるようにモータの作動速度を制御する変速駆動装置を提供し；
変速駆動装置に作用するように接続された制御装置を提供する、
ことを含み、制御装置は、温度制御要求に応じてプルダウンモード、能力モード、または部分負荷モードのいずれで冷凍システムを作動させるかを決定するとともに、プルダウンモード、能力モード、部分負荷モードのそれぞれで冷凍システムの冷却能力を貨物空間に関連する冷却要求に適合させるには定速または変速のどちらで冷媒圧縮機を作動させるかを決定することを特徴とする方法。
【請求項１６】
能力モードにおいて定速で冷媒圧縮機を作動させることをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の冷凍システムを作動させる方法。
【請求項１７】
プルダウンモードにおいて連続運転モードで冷媒圧縮機を作動させ；
能力モードにおいて電源投入／遮断繰り返しモードで冷媒圧縮機を作動させ；
部分負荷モードの第１の部分において連続運転の変速モードで冷媒圧縮機を作動させ；
部分負荷モードの第２の部分において電源投入／遮断繰り返し運転の定速モードで冷媒圧縮機を作動させる、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の冷凍システムを作動させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に輸送用冷凍システムに関し、より詳細にはシステム効率の改善に関する。
【０００２】
本願は、「輸送用冷凍システムおよびその作動方法」という名称で２００７年１１月９日に出願された米国特許仮出願第６１／００２，６０４号を参照し、その優先権および利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
冷媒蒸気圧縮システムは、当業技術内でよく知られており、一般に住居、オフィスビル、病院、学校、レストランやその他の施設内の空調の効いた快適な空間に供給する空気を調和させるのに使用されている。冷媒蒸気圧縮システムはまた一般に、商業施設内の陳列ケース、展示棚、冷凍庫、冷蔵室やその他の生鮮食品／冷凍食品貯蔵庫に供給する空気を冷却するのに使用されている。冷媒蒸気圧縮システムはまた一般に、トラック、鉄道、船舶やこれらの組合せで生鮮食品／冷凍食品を輸送するためのトラック、トレーラー、コンテナなどの温度が制御される貨物空間に供給する空気を冷却する輸送用冷凍システムに使用されている。
【０００４】
定置用途で使用される通常の冷凍システムと違って、トラック／トレーラーや冷凍コンテナで使用される冷凍システムなどの輸送用冷凍システムは、非常に予想が困難でさまざまに変化する環境で作動される。作動時に輸送用冷凍ユニットは、一日のうちで、また年間を通して季節ごと、あるいはさまざまな地理条件や気候ごとに幅広く変わる周囲温度・湿度条件に晒されることになる。また、冷凍システムに結合され、温度が制御される貨物空間に貯蔵される冷凍食品の性質は、非常に劇的に変化し、予想が困難である。例えば、ある輸送で貨物空間に積載される冷凍食品は、冷凍魚介類であったり、次の輸送で貨物空間に積載される冷凍食品は、バナナや、収穫されたばかりの他の新鮮な果物、野菜であったりする。
【０００５】
一般に倉庫からコンテナやトレーラーの貨物空間に積み込まれる食品はすでに倉庫の冷凍施設内で所望の食品貯蔵温度に冷却されている。冷蔵または冷凍食品が貨物空間に積み込まれると、コンテナやトレーラーの扉は閉められ、冷凍ユニットは、周囲温度または周囲温度に近い温度から輸送用の所望の食品貯蔵温度に貨物空間の空気温度を急冷する「プルダウン」モードで作動される。通常の仕様では、冷凍ユニットは一般に、冷蔵食品で、さらには冷凍食品でも望ましい低温の貯蔵庫温度で温度が安定するような大きさの冷凍能力を有するように設計されるが、この温度は、少なくとも０℃（３２°Ｆ）と同程度に低く、冷凍食品の場合には、−１８℃（約０°Ｆ）と同程度に低いものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷凍食品が、例えば畑から直接採れたばかりの新鮮な果物や野菜などのように予冷されていず、さらに例えば周囲の外気温のような「高温」のコンテナやトレーラーの貨物空間に積み込まれると、プルダウンモードで作動する輸送用冷凍システムにかなりの冷凍負荷をかけることになる。冷凍システムは、貨物空間内の空気の温度を低下させる必要があるばかりでなく、食品の温度を周囲外気温から所望の食品貯蔵温度まで低下させる必要がある。「高温」のまま積み込まれる食品では、冷凍ユニットは、食品温度を３８℃（１００°Ｆ）と同程度の高温またはそれを上回る温度から一般に約２℃（約３６°Ｆ）の設定温度までプルダウンする必要がある。
【０００７】
プルダウン中に冷媒システムでは、貨物空間と食品をできる限り急速に冷却するのに必要な冷却能力を達成するように冷媒は大きな質量流量が必要になる。従って、冷媒圧縮機は、その最大負荷能力かあるいはその近くで作動する必要がある。しかしながら、冷凍システムはまた、周囲条件の変化にも拘らず、貨物空間内の定常温度を比較的狭い範囲の所望の食品貯蔵温度に維持するように、より小さくかつ広範囲の大きさの冷却能力で効率的に作動できる必要がある。所望の食品貯蔵温度は、積載される食品によって変化する。例えばバナナの場合、貨物空間の温度は、比較的一定の１４℃（５７°Ｆ）の温度に維持される。このような用途では冷凍システムは、冷却要求を満たす非常に小さい能力で作動するが、これは、圧縮機がプルダウン中に作動する冷媒質量流量に比較して非常に小さな冷媒質量流量で作動することを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、温度が制御される貨物空間を冷却する輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムがあり、冷凍システムは、冷媒圧縮装置、冷媒熱除去熱交換器、一次膨張装置、および冷媒熱吸収熱交換器を含む一次冷媒回路と；  冷媒圧縮装置を駆動するモータと；  モータに作用するように接続され、冷媒圧縮装置の作動速度を変える変速駆動装置と；  変速駆動装置および冷媒圧縮装置に作用するように接続された制御装置であって、第１の連続運転作動モードで冷媒圧縮装置の速度を選択的に制御するとともに第１の繰り返し作動モードで冷媒圧縮装置の電源を選択的に投入および遮断することで、冷凍システムの冷却能力を制御する制御装置と、を備える。一実施例で冷凍システムは、二酸化炭素を冷媒として遷臨界冷凍サイクルで作動する。
【０００９】
冷凍システムはまた、一次冷媒回路内の冷媒熱除去熱交換器の下流でかつ一次膨張装置の上流に配置されたエコノマイザと、冷媒熱除去熱交換器の下流でかつエコノマイザの上流に二次熱膨張装置配置回路と、エコノマイザと冷媒圧縮装置の中間圧力段との間に冷媒連通を確立するエコノマイザ冷媒ラインと、エコノマイザ冷媒ラインに配置された冷媒流量制御弁とを含むエコノマイザ冷媒回路を備えることができる。一実施例でエコノマイザは、フラッシュタンクを備える。一実施例でエコノマイザは、冷媒−冷媒熱交換器を備える。
【００１０】
制御装置は、定速作動モードと変速作動モードの間で圧縮機の作動を選択的に切り換えるスイッチ回路を備えることができる。制御装置は、貨物空間の温度プルダウンに関連する最大冷却能力から部分負荷作動での貨物空間の温度維持に関連する最小冷却能力までの作動範囲に亘って貨物空間に関連する冷却要求に冷凍システムの冷却能力を適合させることができる。モータは可変周波数制御モータとすることができる。
【００１１】
本発明の一態様では、温度が制御される貨物空間を冷却する輸送用冷凍ユニット用の冷凍システムを作動させる方法が提供され、冷凍システムは、冷媒圧縮装置と、冷媒圧縮装置に作用するように接続され、冷媒圧縮装置を駆動するモータとを備え、方法は、冷媒圧縮機の速度を選択的に変えるようにモータの作動速度を制御する変速駆動装置を提供し；  変速駆動装置に作用するように接続された制御装置を提供する、ことを含み、制御装置は、温度制御要求に応じてプルダウンモード、能力モード、または部分負荷モードのいずれで冷凍システムを作動させるかを決定するとともに、プルダウンモード、能力モード、部分負荷モードのそれぞれで冷凍システムの冷却能力を貨物空間に関連する冷却要求に適合させるには定速または変速のどちらで冷媒圧縮機を作動させるかを決定する。
【００１２】
方法は、能力モードにおいて定速で冷媒圧縮機を作動させることを含むことができる。方法はさらに、プルダウンモードにおいて連続運転モードで冷媒圧縮機を作動させ；  能力モードにおいて電源投入／遮断繰り返しモードで冷媒圧縮機を作動させ；  部分負荷モードの第１の部分において連続運転の変速モードで冷媒圧縮機を作動させ；  部分負荷モードの第２の部分において電源投入／遮断繰り返し運転の定速モードで冷媒圧縮機を作動させることを含むことができる。
【００１３】
本発明のさらなる理解のためには、添付の図面と関連させて読むべき本発明の以下の詳細な説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】変速駆動装置を備える冷凍システムの第１の例示的な実施例を示す概略図。
【図２】変速駆動装置を備える冷凍システムの第２の例示的な実施例を示す概略図。
【図３】第１の例示的な作動シーケンスを示す概略図。
【図４】第２の例示的な作動シーケンスを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで図１、図２を参照すると、例示的な実施例の冷凍システム１０が図示されており、冷凍システム１０はまた、生鮮食品／冷凍食品を輸送するためのトラック、トレーラー、コンテナなどの温度が制御される貨物空間の空気やその他の気体状雰囲気を冷凍する輸送用冷凍用途に使用するのに適した冷媒蒸気圧縮システムとして参照される。
【００１６】
冷媒蒸気圧縮システム１０は特に、限定される訳ではないが例えば二酸化炭素などの低臨界温度冷媒と共に、限定される訳ではないが遷臨界サイクルで作動するのに適している。しかしながら、冷媒蒸気圧縮システム１０はまた、通常のヒドロクロロフルオロカーボン冷媒やヒドロフルオロカーボン冷媒などの高臨界温度冷媒と共に亜臨界サイクルで作動可能であることも理解されたい。
【００１７】
冷媒蒸気圧縮システム１０は、モータ２５が作用するように接続されてモータ２５によって駆動される圧縮装置２０と、冷媒熱除去熱交換器４０と、ここでは蒸発器とも呼ばれる冷媒熱吸収熱交換器５０と、冷媒熱除去熱交換器４０の冷媒流の下流でかつ冷媒熱吸収熱交換器５０の冷媒流の上流に配置された一次膨張装置５５とを備えており、これらは、さまざまな冷媒ライン２、４、６、８により直列の冷媒流構成で密閉ループ一次冷媒回路として接続されている。冷媒蒸気圧縮システム１０はさらに、エコノマイザ６０と、二次膨張装置６５と、エコノマイザ冷媒ライン１４と、エコノマイザ冷媒ライン１４に配置された冷媒流量制御弁６６とを含むエコノマイザ冷媒回路を備えることができる。エコノマイザ６０は、一次冷媒回路内の冷媒熱除去熱交換器４０の冷媒流の下流でかつ一次膨張装置５５の冷媒流の上流に配置される。一次膨張装置５５および二次膨張装置６５はそれぞれ例えば電子式膨張弁とすることができる。
【００１８】
図１に示された実施例では、圧縮装置２０は、限定される訳ではないが往復動圧縮機などの二段圧縮装置からなり、この二段圧縮装置は、部分的に圧縮された冷媒が圧縮過程の第１の段２０ａから流出し、圧縮過程の第２の段２０ｂに流入し、そこで冷媒がさらに圧縮される、すなわち、第１の圧縮機２０ａと第２の圧縮機２０ｂとが、第１の圧縮機２０ａの吐出口を第２の圧縮機２０ｂの吸入口に接続する冷媒ラインと直列の冷媒流関係で配置される、二段圧縮過程を実行する。この実施例では、冷媒注入ライン１４が、第１の段すなわち第１の圧縮機２０ａと第２の段すなわち第２の圧縮機２０ｂとの間で二段圧縮装置と流体連通するように開いてそこに注入される。図２に示された実施例では、圧縮装置２０は、スクロール圧縮機からなり、このスクロール圧縮機は、冷媒注入ライン１４と流体連通しかつ圧縮過程の中間圧縮段でその圧縮室に通じる注入ポート開口部を有する。
【００１９】
圧縮装置２０に作用するように接続され、圧縮装置２０を駆動するモータ２５は、交流（ＡＣ）電源９０によって直接またはインバータ駆動装置などの変速駆動装置８０を介して駆動される変速モータとすることができる。ＡＣ電源９０から直接供給されるライン周波数電流で作動するとき、モータ２５は定速で圧縮装置２０を駆動する。変速駆動装置８０を介して供給される可変周波数電流で作動するとき、モータの速度は、供給される電流の周波数に依存することになり、従ってモータ２５は、選択的に変えることができる制御された速度で圧縮装置を駆動する。
【００２０】
冷媒熱除去熱交換器４０は、例えばフィン・円形管熱交換コイル、フィン・平形小路管熱交換器などのフィン付き管型熱交換器とすることができる。冷媒蒸気圧縮システム１０が遷臨界サイクルで作動しているとき、冷媒熱除去熱交換器４０は、ガス冷却熱交換器として機能し、圧縮装置２０から吐出された高温高圧の冷媒蒸気が、このガス冷却熱交換器を通過する冷媒蒸気を冷却するが、その冷媒蒸気を冷媒液体にまでは凝縮させない冷却媒体と熱交換するように、このガス冷却熱交換器を通過する。冷媒蒸気圧縮システム１０が亜臨界サイクルで作動しているとき、冷媒熱除去熱交換器４０は、冷媒凝縮熱交換器として機能し、圧縮装置２０から吐出された高温高圧の冷媒蒸気が、この冷媒凝縮熱交換器を通過する冷媒を冷媒蒸気から冷媒液体へと凝縮させる冷却媒体と熱交換するように、この冷媒凝縮熱交換器を通過する。輸送用冷凍システム用途では、冷却媒体は一般に、熱交換器４０に作用するように接続された１つまたは複数のファン４４によって、冷媒と熱交換するように熱交換器４０を通過する周囲空気である。
【００２１】
蒸発器５０は、例えばフィン・円形管熱交換コイル、フィン・小路平形管熱交換器などといった通常のフィン付き管型熱交換器などの冷媒蒸発熱交換器を構成し、膨張装置５５を通過し膨張した冷媒が加熱流体と熱交換して蒸発し、通常は過熱されるように、この冷媒蒸発熱交換器を通過する。蒸発器５０内で冷媒と熱交換するように通過する加熱流体は、蒸発器５０に作用するように接続された１つまたは複数のファン５４によって、冷却されかつ一般に除湿もされそして輸送用冷凍システム１０に関連する温度が制御される貨物空間２００に供給されるように、蒸発器５０を通過する空気とすることができ、温度が制御された貨物空間２００には、例えば冷蔵または冷凍の食品製品、果物、野菜などの生鮮食品が輸送中に収容される。
【００２２】
図１に示される例示的な実施例では、エコノマイザ６０がフラッシュタンクエコノマイザとして図示されており、二次膨張弁６５が、フラッシュタンクエコノマイザ６０の上流で一次冷媒回路の冷媒ライン４に配置されており、それによって、一次冷媒回路を流れる全ての冷媒流が二次膨張弁を通過して膨張し、低圧、低温となり、フラッシュタンクに流入する。この実施例では、冷媒蒸気注入ライン１４は、フラッシュタンクエコノマイザ６０の分離室の蒸気部分と圧縮過程の中間段との間に冷媒の流体連通を確立する。圧縮過程の中間圧縮段への冷媒蒸気の注入は、圧縮装置２０の第１の圧縮段２０ａから第２の圧縮段２０ｂへ流れる冷媒への冷媒蒸気の注入によって達成される。この実施例では、例えば開位置と閉位置を有するエコノマイザ電磁弁（ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ｖａｌｖｅ）（ＥＳＶ）などの冷媒流量制御弁６６が、エコノマイザ６０と圧縮装置２０との間で冷媒ライン１４に挿入可能である。エコノマイザ電磁弁６６が開のとき、冷媒蒸気は、エコノマイザ６０から圧縮過程の中間段へと冷媒ライン１４を流れることができるが、エコノマイザ電磁弁６６が閉位置のときは流れることができない。
【００２３】
図２に示される実施例では、エコノマイザ６０は、冷媒−冷媒エコノマイザとして図示されている。この実施例では、エコノマイザ冷媒ライン１４は、エコノマイザ６０の上流で冷媒ライン４と接触し、エコノマイザ熱交換器６０を通って延在して。スクロール圧縮機２０の中間圧縮ポート２６と流体連通するように開いている。エコノマイザが作動しているとき、冷媒ライン１４を流れる冷媒部分が、冷媒ライン４を流れる残りの冷媒と熱交換するようにエコノマイザ６０を通過する。この実施例では、二次膨張弁６５は、エコノマイザ熱交換器６０の上流の上流冷媒ライン１４に配置されており、冷媒流の分流された部分だけが二次膨張装置６５を通過し、そこで膨張して低圧、低温となった後、冷媒ライン４からエコノマイザ６０を通って流れる冷媒の主流と熱交換するように流れる。膨張した冷媒は、エコノマイザ６０を通過する際に加熱され、冷媒ライン１４の下流区間を流れて、注入ポート２６からスクロール圧縮装置２０の圧縮過程の中間圧力位置へと注入される。この実施例では、エコノマイザ流量制御弁６６は、図２に図示されるように冷媒ライン１４の上流区間、または、所望ならば冷媒ライン１４の下流区間に配置することができる。
【００２４】
冷媒蒸気圧縮システム１０はまた、制御装置１００や、選択されたシステムパラメータをモニタするために制御装置１００に作用するように接続されたさまざまなセンサを含む。制御装置１００は、ここでは蒸発器戻り空気温度と呼ばれる蒸発器５０から出て温度が制御される空間２００へと戻る空気の温度を検出する温度センサ１０２や、周囲空気の温度を検出する温度センサ１０４を含め、制御装置１００に作用するように接続されたさまざまなセンサをモニタする。制御装置１００はまた、限定される訳ではないが例えば冷媒吸入温度、冷媒吸入圧力、冷媒吐出温度、冷媒吐出圧力、冷媒蒸発器出口温度などといった作動パラメータを検出する、一次冷媒回路に関連したさまざまな圧力センサ、温度センサ（図示せず）をモニタすることができる。制御装置１００はまた、一次冷媒回路およびエコノマイザ冷媒回路を通る冷媒流量を選択的に調節するかそうでなければ制御するために、エコノマイザ冷媒流量制御弁６６の開閉を制御し、また一次膨張装置５５、二次膨張装置６５の作動を制御する。
【００２５】
制御装置１００はまた、広い範囲の周囲温度や、貯蔵庫温度すなわち温度が制御される環境から蒸発器への戻り空気供給物の温度に亘って、冷媒熱除去熱交換器４０、蒸発器５０にそれぞれ関連するファン４４、５４の作動、圧縮装置２０の作動、圧縮装置２０を駆動するモータ２５の速度を制御する変速駆動装置８０の作動を制御する。制御装置１００はまた、定速モードで圧縮装置２０を駆動するための一定の周波数のＡＣ電源９０からのライン電流の供給と、変速モードで圧縮装置２０を駆動するための選択的に変更可能な周波数での変速駆動装置８０からの電流供給との間で駆動モータ２５の切り換えを制御する。
【００２６】
周囲温度と所望の貯蔵庫温度に応じて冷凍システムにはシステム始動時のプルダウンモード、能力モード、部分負荷モードを含むいくつかの冷却作動モードがある。制御装置１００は、温度制御要求に応じてプルダウンモード、能力モード、または部分負荷モードのいずれで冷凍システム１０を作動させるかを決定する。システムは一般に、温度が制御される空間２００が所望の温度より高い温度にあるプルダウンモードで始動される。このモードでは、温度が制御される空間の温度は、所望の温度に、通常はできる限り急速にプルダウンされる。このモードの際には、最大冷却能力が必要とされる。エコノマイザ６０は、このモードの際に圧縮装置２０の電力消費量および能力要求に応じて使用しても、しなくてもよい。制御装置１００は、図３に示されるように、電源９０をモータ２５に直接供給することによって定速で圧縮装置２０を駆動することもでき、あるいは、図４に記載されるように、プルダウン段階で能力をより正確に冷却要求に適合させるために、電源９０を変速駆動装置８０に供給し、周波数を変えて、変速駆動で圧縮装置２０を駆動することもできる。制御装置１００は、ＡＣ電源９０への直接接続１０３と、変速駆動装置８０を介したＡＣ電源９０への間接接続１０７との間で圧縮装置駆動モータ２５への電力供給を選択的に切り換えるスイッチ装置１０５を備える。制御装置１００はまた、スイッチ装置１０５を用いて圧縮装置２０の電源投入と電源遮断を繰り返すことができる。
【００２７】
制御装置１００は、温度が制御される貨物空間２００に貯蔵された特定の製品に必要とされる温度制御がそれほど厳密でないとき、能力作動モードで冷凍システム１０を作動させる。このモードで制御装置１００は、貯蔵庫の温度制御範囲に基づいて電源投入状態と電源遮断状態との間で圧縮装置２０を繰り返す、すなわち切り換える。能力作動モードで圧縮装置２０の電源が投入されているとき、性能の最適化に必要とされる特定の速度およびエコノマイザを用いて最大の能力および効率が得られるように設計されている。制御装置１００は、貨物温度が所望の貨物温度より所定の値だけ低くなると、電力消費を最小限に抑えるために圧縮機を電源遮断に切り換える。能力作動モードで貨物温度が所望の貨物温度より所定の値だけ高くなると、制御装置１００は圧縮装置２０を電源投入に切り換えて最大能力で作動させる。このモードの際に変速駆動装置８０は、所望の能力を与えるためにシステムに留まるかまたはバイパスされることができる。
【００２８】
部分負荷作動モードでは、圧縮装置２０は、最大圧縮速度より小さい選択された速度に圧縮機速度を低減することで、その最大冷却能力より小さい選択された冷却能力で作動される。部分負荷作動モードでの作動はさらに、連続運転モードと繰り返しモードとに分けることができる。連続運転モードでは、貨物空間の正確な温度制御が要求される。このモードでは、制御装置１００は、変速駆動装置８０を使用し、駆動モータ２５の作動を制御して圧縮装置２０の速度を選択的に変え、それによって、部分負荷冷却要求により正確に適合するように冷凍システム１０の冷却能力出力を調節する。温度センサ１０２から受け取った蒸発器の供給空気温度の読み取り値が、ある予め定められた貯蔵庫設定値範囲より低いと、制御装置１００は、圧縮機を減速するように変速駆動装置の周波数を低減し、それによって、冷媒質量流量を低減して、冷凍システム１０の冷却能力出力を低減する。制御装置１００は、このような仕方で、圧縮装置２０の速度を増加または減少させることで、温度が制御される貨物空間２００内の特定の製品のための設定値温度の所望の範囲内に蒸発器の供給空気温度を維持する。
【００２９】
能力要求が圧縮機能力の最低速度よりも低いとき、例えば、生鮮食品貨物で周囲温度が低いときは、制御装置１００は、圧縮装置２０の繰り返し作動を開始し、すなわち、圧縮装置２０の電源投入および電源遮断を交互に行って、低い冷却要求に適合するように冷凍システム１０の冷却能力出力を低減する。この場合、制御装置１００は、変速駆動装置８０を使用し、駆動モータ２５を制御して、圧縮装置２０の電源が投入されているときに冷媒質量流量を最低にする最低速度で圧縮装置２０を作動させる。当然、圧縮装置２０の電源が遮断されているとき、一次冷媒回路を流れる冷媒質量流量はゼロであり、冷凍システム１０の冷却能力出力はゼロである。
【００３０】
冷凍システムの冷却能力制御に関連する圧縮装置のこのような速度制御および電源投入／遮断のシーケンスは、図３、図４に例示されている。図３に例示されるように、部分負荷制御にのみ変速駆動による圧縮を適用し、プルダウン作動モードおよび能力作動モードの際に直接ライン電力を用いる場合は、変速駆動装置８０は、かなり小型化され、それによって、費用を最低限に抑えるとともに、プルダウン作動モードおよび能力作動モードでの変速駆動に起因する電力損を回避することができる。図４に例示されるように、プルダウン作動モードおよび部分負荷作動モードの両方に変速駆動電力を適用し、能力モードで圧縮機の繰り返し作動を行う場合は、プルダウンの際に最大速度を適用する際の圧縮装置２０の大きさを低減できる。従って、部分負荷作動モードおよび能力作動モードでは、圧縮装置２０の大きさの低減により効率が改善される。能力作動モードでの圧縮装置２０の繰り返し作動によって、このモードでの変速制御より良好な効率が得られる。
【００３１】
ここで使用される用語は、限定ではなく説明を目的としたものである。ここで開示された特定の構造上および機能上の詳細は、限定としてではなく、本発明を利用する当業者への教示のための単なる基礎として理解されるべきである。本発明は図面に例示するような例示的な実施例を参照して具体的に示し、説明してきたが、当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずにさまざまな変更が可能であることは理解されるであろう。当業者はまた本発明の範囲から逸脱せずに、ここで開示された例示的な実施例を参照して説明された構成要素に置換可能な均等物を理解するであろう。
【００３２】
従って、本開示は、１つまたは複数の開示された特定の実施例に限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施例を含むものであることが意図されている。
【図１】
2011503504.tif 000003
【図２】
2011503504.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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