(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を有する冷却機を作動させる方法であって、
（凝縮器内(condenser)で冷媒(refrigerant)との熱連通(thermal communication)のための）前記凝縮器に入る液体の温度を（蒸発器(evaporator)内で冷媒との熱連通のための）前記蒸発器から出る液体の温度と比較するステップと、
少なくとも前記凝縮器に入る液体の温度と、前記蒸発器から出る液体の温度、の間の複数の温度範囲と呼応して、且つ、無償冷却状態の間に、前記圧縮機を連続的に作動させるステップと、
前記無償冷却状態の間に最小速度で前記圧縮機を作動させることによって、前記冷却機が、前記無償冷却状態の間に無償冷却状態で作動している前記冷却機の冷却能力のほぼ２倍大きい、設計冷却能力で作動するようにされるステップと、
を含み、
前記複数の温度範囲が、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度より高いこと、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度と等しいこと、および、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度より低いこと、
を含む、
方法。
【請求項２】
前記蒸発器を出る液体温度が、冷却機(chiller)の冷却需要の変化に呼応して変動する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧縮機が容積式(positive displacement)圧縮機である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記圧縮機が遠心(centrifugal)圧縮機である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも前記圧縮機が磁気軸受を利用する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
圧縮機モータの回転速度を制御するためのＶＳＤを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
遠心圧縮機を有する冷却機を作動させる方法であって、
（凝縮器内で冷媒との熱連通のための）前記凝縮器に入る液体の温度を（蒸発器内で冷媒との熱連通のための）前記蒸発器から出る液体の温度と比較するステップと、
少なくとも前記凝縮器に入る液体の温度と、前記蒸発器から出る液体の温度、の間の複数の温度範囲に呼応して、且つ、無償冷却状態の間に、圧縮機モータの回転速度を制御するためのＶＳＤを使用して前記圧縮機を連続的に作動させるステップであって、前記圧縮機は磁気軸受を利用する、ステップと、
前記無償冷却状態の間に最小速度で前記圧縮機を作動させることによって、前記冷却機が、前記無償冷却状態の間に無償冷却状態で作動している前記冷却機の冷却能力のほぼ２倍大きい、設計冷却能力で作動するようにされるステップと、
を含み、
前記複数の温度範囲が、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度より高いこと、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度と等しいこと、および、
-  前記蒸発器を出る液体温度が前記凝縮器に入る液体温度より低いこと、
を含む、
方法。
【請求項８】
前記蒸発器を出る液体温度が、冷却機の冷却需要の変化に呼応して変動する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記圧縮機を連続的に作動させるステップが、必要とされる冷却量を提供するのに十分な少なくとも最小冷媒流量を生成するために前記圧縮機を作動させることを含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は全体として冷却、空調、および冷却液システムに関する。より詳細には、本出願は、冷却、空調、および冷却液システムを作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ある環境条件とシステム冷却需要が減少する条件との下で、通常稼働中のコストと比較してわずかなコストで（時として「無償冷却」と称される）、遠心圧縮機を使用する冷却液システムを稼働させることが可能であることが知られている。アメリカ暖房冷凍空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）の２００８年版ハンドブックのＨＶ  ＡＣ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＨＶＡＣシステムおよび装置）（４２．１２ページ）には次のように記載されている。
【０００３】
[0003]遠心式液体冷却機で、圧縮機を作動させない冷却を無償冷却と呼ぶ。必要とされる冷却水温度を下回る温度で凝縮器水が供給される場合、ある種の冷却機は熱サイフォンとして作動させることができる。低温の凝縮器水は冷媒を凝縮させ、冷媒は重力またはポンプのどちらかにより蒸発器へ排出される。高温の冷却用水は冷媒を揮発させ、蒸発器と凝縮器との間に圧力差があるため蒸気は凝縮器に流れ戻る。
【０００４】
[0004]換言すれば、液体遠心式液体冷却機の凝縮器の入口水温が蒸発器の出口水温より低い場合、および、蒸発器出口水温が冷却需要を満たせる程に冷却需要が十分に小さい場合、遠心圧縮機を停止させ、それによりエネルギーの大幅な節約をもたらす。
【０００５】
[0005]残念なことに、そのような環境条件は世界中の多くの地域において比較的稀にしか起こらないか、起こっても期間が短いことがある。冷却需要を満たし遠心圧縮機の作動停止を許す程の十分な冷却出力を同時に生み出すような有利な環境条件の組合せは、更に稀にしか起こらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]従って、冷却機作動中にエネルギーの節約を達成するため、環境条件の範囲を大幅に広げる（例えば、凝縮器の入口水温と蒸発器の出口水温の範囲を広げると共に、両者の温度差の範囲も広げる）冷却機の作動方法に対するニーズがある。冷却機の負荷容量を増大させながら同時にそのようなエネルギー節約を達成する上記の環境条件範囲内において冷却機を作動させる方法に対するニーズが更に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]本発明は、（凝縮器内で冷媒との熱連通のための）凝縮器に入る液体の温度を（蒸発器内で冷媒との熱連通のための）蒸発器から出る液体の温度と比較するステップを含む、圧縮機を有する冷却機を作動させる方法に関する。この方法は更に、少なくとも各温度範囲と呼応して圧縮機を連続的に作動させるステップを含み、各温度範囲は、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ高いこと、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度と概ね等しいこと、および、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ低いことを含む。
【０００８】
[0008]本発明は更に、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを備える閉冷媒ループを有する冷却機を作動させる方法に関し、ループで使用する冷媒は、圧力とエンタルピーとの異なる組合せにおける冷媒の異なる相（蒸気、液体および蒸気、並びに液体）を表す圧力−エンタルピー曲線を画定し、ループの作動の間、ループは、冷媒の圧力−エンタルピー曲線を基準として冷媒のプロセスサイクル（圧縮、凝縮、膨張、および蒸発）を画定する。この方法は、プロセスサイクルの一部が液相にある冷媒に対応する場合に、圧縮機を連続的に作動させるステップを含む。
【０００９】
[0009]本発明は更にまた、（凝縮器内で冷媒との熱連通のための）凝縮器に入る液体の温度を（蒸発器内で冷媒との熱連通のための）蒸発器から出る液体の温度と比較するステップを含む、遠心圧縮機を有する冷却機を作動させる方法に関する。この方法は更に、少なくとも各温度範囲に呼応して、圧縮機モータの回転速度を制御するためのＶＳＤを使用して圧縮機を連続的に作動させるステップであって、圧縮機は磁気軸受を利用する、ステップを含み、各温度範囲は、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ高いこと、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度と概ね等しいこと、および、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ低いことを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]暖房・換気および空調システムの例示的な実施形態を示した図である。
【図２】[0011]例示的な蒸気圧縮システムの等角図である。
【図３】[0012]蒸気圧縮システムの例示的な実施形態を模式的に示した図である。
【図４】[0013]従来の実施形態を模式的に示した図であり、図３の蒸気圧縮システムの領域４の部分を示す図である。
【図５】[0014]従来の実施形態を模式的に示した図であり、図３の蒸気圧縮システムの領域４の部分を示す図である。
【図６】[0015]例示的な蒸気圧縮システムの凝縮器に入る温度と蒸発器を出る温度の範囲をグラフで示した図である。
【図７】[0016]例示的な蒸気圧縮システムの凝縮器に入る温度範囲に対する負荷容量パーセンテージの範囲におけるエネルギーコストをグラフで示した図である。
【図８】[0017]例示的な蒸気圧縮システムの凝縮器に入る温度範囲に対する負荷容量パーセンテージの範囲におけるエネルギーコストをグラフで示した図である。
【図９】[0018]例示的な蒸気圧縮システムのアプローチ温度の範囲に対する負荷容量パーセンテージの範囲をグラフで示した図である。
【図１０】[0019]例示的な蒸気圧縮システムのプロセスサイクルに対応する例示的な冷媒の圧力−エンタルピー曲線をグラフで示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0020]図１は、典型的な商用設置状態を示すため、冷却液システムを組み込んだビルディング１２内の暖房・換気および空調（ＨＶＡＣ）システム１０の例示的な環境を示した図である。システム１０は蒸気圧縮システム１４を含んでもよく、蒸気圧縮システム１４はビルディング１２の冷房に使用されることのある冷却液を供給することができる。システム１０はボイラー１６を含んでもよく、ボイラー１６はビルディング１２を暖めるのに使用されることのある温かい液体を供給する。また、システム１０はビルディング１２を通って空気を循環させる空気分配システムを含んでもよい。空気分配システムは、空気戻りダクト１８、空気供給ダクト２０および空気処理器２２も含むことができる。空気処理器２２は、ボイラー１６および蒸気圧縮システム１４に導管２４で接続された熱交換器を含んでもよい。空気処理器２２内の熱交換器は、システム１０の運転モードにより、ボイラー１６から温かい液体を受け取ってもよく、または蒸気圧縮システム１４から冷却液を受け取ってもよい。システム１０は、ビルディング１２のフロアごとに別々の空気処理器を伴って図示されているが、この要素は複数のフロアにまたがって共有されていてもよいことは理解されよう。
【００１２】
[0021]図２と図３は、ＨＶＡＣシステム１０のようなＨＶＡＣシステムに使用することのできる例示的な蒸気圧縮システム１４を示した図である。蒸気圧縮システム１４は、モータ５０が駆動する圧縮機３２と、凝縮器３４と、膨張器３６と、液体冷却機若しくは蒸発器３８とを通って冷媒を循環させることができる。蒸気圧縮システム１４は制御パネル４０を含んでもよく、制御パネル４０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発メモリ４６、およびインターフェースボード４８を含んでもよい。蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用されることのある流体のいくつかの例としては、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）のようなハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）をベースとした冷媒、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４のような「自然」冷媒、或いは、炭化水素ベースの冷媒、水蒸気若しくは他の任意適切な種類の冷媒がある。例示的な実施形態において、蒸気圧縮システム１４は、ＶＳＤ５２、モータ５０、圧縮機３２、凝縮器３４、および／または蒸発器３８のうち、それぞれ一つまたは複数のものを使用してもよい。
【００１３】
[0022]圧縮機３２と共に使用されるモータ５０は、変速駆動装置（ＶＳＤ）５２から電力を得ることができるし、或いは、交流（ＡＣ）電源または直流（ＤＣ）電源から直接電力を得ることができる。ＶＳＤ５２を使用した場合、ＶＳＤ５２は特定の固定電圧および固定周波数を有するＡＣ電力をＡＣ電源から受け取り、可変電圧および可変周波数を有する電力をモータ５０に供給する。モータ５０は、ＶＳＤかまたはＡＣ若しくはＤＣ電源が直接電力を得ることができる任意の種類の電動モータを含むことができる。例えば、モータ５０は、スイッチドリラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流永久磁石モータ(electronically commutated permanent magnet motor)、或いは、その他任意の適切な種類のモータであってよい。別の例示的な実施形態では、圧縮機３２を駆動するため、蒸気若しくはガスタービンまたはエンジンおよび関連する構成要素のような他の駆動メカニズムを使用してもよい。
【００１４】
[0023]圧縮機３２は、冷媒蒸気を圧縮し、その蒸気を吐出管を通って凝縮器３４に送る。圧縮機３２は、遠心圧縮機、スクリュー式圧縮機、往復式圧縮機、回転式圧縮機、スウィングリンク式圧縮機、スクロール式圧縮機、タービン圧縮機、または他の任意適切な圧縮機であってよい。圧縮機３２は、蒸気圧縮システムの他の回転要素と同様に、滑らかな回転動を生み出すための磁気軸受を含むことができる。圧縮機３２によって凝縮器３４に送られる冷媒蒸気は、例えば水若しくは空気のような流体に熱を伝達する。冷媒蒸気は、流体との熱伝達の結果、凝縮器３４内で凝縮し冷媒液となる。凝縮器３４の液体冷媒は、膨張器３６を通って蒸発器３８に流れる。図３に示した例示的な実施形態では、凝縮器３４は水冷式であり、冷却塔５６に接続された伝熱管ブロック５４を含む。
【００１５】
[0024]蒸発器３８に送られた液体冷媒は、別の流体（凝縮器３４で使用する流体と同じ種類であってもそうでなくてもよい）から熱を吸収し、冷媒蒸気へと相転移する。図３に示す例示的な実施形態では、蒸発器３８は、負荷若しくは冷却負荷６２に接続された供給管路６０Ｓおよび戻り管路６０Ｒを有する伝熱管ブロックを含む。例えば、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、塩化ナトリウムブライン、或いは他の任意適切な液体であるプロセス流体は、戻り管路６０Ｒを通って蒸発器３８に入り、供給管路６０Ｓを通って蒸発器３８から出る。蒸発器３８は伝熱管内のプロセス流体の温度を下げる。蒸発器３８内の伝熱管ブロックは、複数の伝熱管および複数の伝熱管ブロックを含むことができる。冷媒蒸気は蒸発器３８を出て、吸込み管路により圧縮機３２に戻り、サイクルが完了する。
【００１６】
[0025]図４は、図３の領域４の部分であり、従来の蒸気圧縮システムの要素の先行技術における配置を示した図である。既に論じたように、従来の蒸気圧縮システムは、遠心圧縮機３２（図３）を無償冷却状態の間停止させるように構成されている。アメリカ暖房冷凍空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）のハンドブックに既に開示されているように、遠心圧縮機を使用した従来の蒸気圧縮システムだけが無償冷却状態で使用されると認定されている。図４が更に示すように、弁２６は、凝縮器３４と冷却塔５６との間に延びる対の管路のそれぞれと流体連通して位置決めされている。同様にして弁２６は、蒸発器３８と負荷若しくは冷却負荷６２との間に延びる戻り管路６０Ｒおよび供給管路６０Ｓのそれぞれと流体連通して位置決めされている。無償冷却状態に呼応して、各弁２６は閉じられ、冷却塔５６から凝縮器３４へ向かう流体の流れと負荷若しくは冷却負荷６２から蒸発器３８に向かう流体の流れとを妨げる。その結果、冷却水側エコノマイザとも称されることのある熱交換器２８は、元々凝縮器３４と冷却塔５６との間に位置決めされていたのだが、今や、閉じた冷却塔ループ３０と流体連通して位置決めされ、閉じた冷却塔ループ３０は閉じた冷却負荷ループ６６の水と熱連通している。閉じた冷却負荷ループ６６内の水は、閉じた冷却負荷ループ６６と流体連通しているポンプ５８によって移送される。無償冷却状態の間、ポンプ５８が閉じた冷却負荷ループ６６と流体連通しているように、弁２７が開かれる。
【００１７】
[0026]図５は、図３の領域５の部分であり、先行技術における従来の蒸気圧縮システムの冷媒の流れを示した図である。既に論じたように、従来の蒸気圧縮システムは遠心圧縮機３２（図３）を無償冷却状態の間停止させるように構成されている。図４との違いは、弁２７が閉じており、弁２６が開いたままになっている点である。圧縮機３２（図３）が作動停止すると、蒸発器３８内の冷媒は、蒸発器３８の温度より低い温度で通常は作動している凝縮器３４に移動する自然性向を有する。一旦、液体冷媒が蒸発器３８から凝縮器３４へ移動が起こり、凝縮器３４と蒸発器３８との間の圧力が等しくなると、凝縮器３４が蒸発器３８の鉛直上に位置決めされているため、液体冷媒は、熱サイフォンの結果として管路７０を通って蒸発器３８の方へ流向６８の向きに流れ始める。一旦液体冷媒が蒸発器３８に到達すると、蒸発器３８の温度が凝縮器３４の温度より高いため、蒸発器３８内の液体冷媒のある量が「沸騰」若しくは冷媒蒸気に変わり、冷媒蒸気は流向７２の方向に移動し蒸発器３８から出される。一旦冷媒蒸気が出されると、熱サイフォンの結果として次の液体冷媒が蒸発器３８に引き込まれ、このプロセスが繰り返される。熱サイフォンは、遠心圧縮機を作動させることなしに、蒸発器を通過する冷媒のある量の動きをもたらすのだが、蒸発器を通る冷媒の流量は、圧縮機を作動させている間に通常起こるような流量と比べてはるかに小さいため、冷却需要を満たすために使える冷却能力量を制約する。以下で詳細に論じるが、例えば、無償冷却状態または無償冷却モードで作動している時の従来の遠心式液体冷却機は、アプローチ温度３°Ｆ（液体凝縮器から、蒸発器を出る液体温度を引いた温度）（図９）で作動させた場合、一般的に言って冷却負荷需要（負荷％）のおよそ１２％しか賄うことができない。
【００１８】
[0027]しかしながら、本開示の例示的な方法においては、蒸気圧縮システム１４（図３）は、無償冷却の間、従来の遠心式液体冷却機とは異なる作動をする。すなわち、作動している従来の遠心式液体冷却機を無償冷却状態の間運転停止させるのではなく、本開示の例示的な蒸気圧縮機システムの圧縮機は、全ての環境条件（すなわち、蒸気圧縮システムを作動させても安全な環境条件）において、間断なく作動する。
【００１９】
[0028]例えば、圧縮機を有する冷却機を作動させる一例示的な方法においては、（凝縮器内で冷媒との熱連通のための）凝縮器に入る液体の温度を、（蒸発器内で冷媒との熱連通のための）蒸発器から出る液体の温度と比較しながら、圧縮機は、本開示で特定した少なくとも各温度範囲に少なくとも呼応して、間断なく作動する。これらの温度範囲には、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ高い温度であることが含まれる。この温度差（液体凝縮器から、蒸発器を出る液体温度を引いたもの）を時としてアプローチ温度と称する。一実施形態においては、所定量（アプローチ温度）は約３°Ｆである。別の実施形態では、所定量（アプローチ温度）は３°Ｆより高い。別の実施形態では、所定量（アプローチ温度）は約３°Ｆと約５°Ｆとの間である。例えば、一実施形態においてユーザは温度差を約５°Ｆまでと決めてもよいし、或いは、別の実施形態における約５°Ｆと約１０°Ｆとの間というように５°Ｆを超えるように決めてもよい。更に別の実施形態においては、ユーザは約１０°Ｆを超える温度差と決めてもよい。図６は温度差７４（網掛けの領域）を示す。温度差７４において、蒸発器を出る温度は凝縮器に入る温度より、０°Ｆから約１５°Ｆの範囲の量だけ高い。当業者であれば、アプローチ温度が高くなるにつれて、冷却機が賄うことのできる冷却負荷需要量（負荷％）も増大する（図９参照）ことを理解するはずである。
【００２０】
[0029]これらの温度範囲はまた、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度と概ね等しいことを含む。これらの温度範囲はまた、蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より所定量だけ低いことを含む。例えば、ある用途において、および／または、凝縮器に入る温度と蒸発器を出る温度の温度範囲において、冷却負荷需要量（時として負荷％と称する）が全体として冷却機が賄える程に十分低い場合、ユーザは、温度差を大きくすることを選択してもよい。蒸発器を出る液体温度が凝縮器に入る液体温度より低い場合、蒸発器を出る液体温度と凝縮器に入る液体温度との間の差が大きくなるのに呼応して、冷却機の冷却能力は減少する。
【００２１】
[0030]これらの温度範囲はまた、蒸発器を出る液体温度が冷却機の冷却需要の変化に応じて変動することを含む。
[0031]全ての環境条件（蒸気圧縮システムを作動させても安全な環境条件内において）に呼応して圧縮機を連続的に作動させることにはいくつかの利点がある。第一に、既に論じたように、冷却機作動効率が向上する温度範囲（従って、好ましい環境条件に遭遇する蓋然性）が大幅に拡大する。第二に、圧縮機を連続的に作動させるには電力のような動力が必要であるが、好ましい環境条件に係る温度範囲を大幅に拡大することに関連して冷却機作動効率が上昇することにより、必要な動力の量は最小化される。例えば、図７は、凝縮器に入る温度の範囲に対する冷却能力パーセンテージ（負荷％）を表す性能曲線７６を示す図であり、性能曲線７８は、凝縮器に入る同じ温度範囲に対して、液体冷却機が冷却単位当たりに必要とするエネルギー（ｋＷ／Ｔｏｎ）を表している。
【００２２】
[0032]一実施形態において、圧縮機は最小回転速度（「速度」）かまたはおよそその速度で作動する。最小回転速度とは、圧縮機のモータ５０を回転可能に駆動させる等のためのＶＳＤ５２（図３）の最小作動速度等のことである。遠心圧縮機の一実施形態では、ＶＳＤの最小作動速度はおよそ８５Ｈｚであってもよい。遠心圧縮機の他の実施形態では、ＶＳＤの最小作動速度は８５Ｈｚから大幅に異なっていてもよい。加えて、ＶＳＤの最小作動速度に違いが生じるが、その理由は、本開示の蒸気圧縮システムは遠心圧縮機に限定されるものではなく、容積式圧縮機を含むことができるからである。そのような容積式圧縮機には、往復式圧縮機、回転式圧縮機、スウィングリンク式圧縮機、スクロール式圧縮機、スクリュー式圧縮機が含まれ、またそれだけに限らない。これらの容積式圧縮機は異なる最小速度で作動する。一実施形態において、圧縮機を最小速度で作動させると冷却需要を満たすには冷却能力が十分ではない状況では、ＶＳＤの作動速度を大きくし、それにより、冷却需要を満たすのに十分な冷却能力が提供されるまで圧縮機速度と冷却能力の両方を高めるだろう。しかし、図８の性能曲線８０が示すように、もし冷却機を設計冷却能力（１００負荷％）で作動させなければならない場合、性能曲線８０を同じ環境条件だが冷却能力を低下させた性能曲線７８（図７）と比較すると、性能曲線８０が示すように、凝縮器入口水温の上昇に相応して冷却単位当たりのエネルギー量（ｋＷ／Ｔｏｎ）が増加する。
【００２３】
[0033]別の実施形態において、圧縮機を最小速度で作動させると冷却需要を満たす程には冷却能力が十分ではない状況では、ＶＳＤの作動速度を同じ最小速度にして間断なく作動させるだろう。言換えれば、この実施形態では、蒸発器に入る水の流量と蒸発器を出る水の温度が利用可能な冷却量を規定する。その結果、オペレータは、冷却機作動効率の向上に係る好ましい環境条件に関連した運転上の制約を定める必要があるだろう。別の言い方をすれば、与えられた流量で、蒸発器を出る水温が冷却需要を満たすようにオペレータがシステムを制御する必要があるだろう。
【００２４】
[0034]第三に、冷却機の圧縮機を間断なく作動させることにより、圧縮機３２（図３）につながる吸込み管路の圧力の変化を維持し、それにより、熱サイフォンの助けを借りずに、凝縮器３４から蒸発器３８への液体冷媒の引き込みをもたらす。例えば出願者による米国特許出願Ｎｏ．１２／７４６，８５８のＨｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ（熱交換器）（その内容全体を本願明細書に参照により組み込んだものとする）に開示された液膜降下式蒸発装置またはハイブリッド液膜降下式蒸発装置のような蒸発器３８の一実施形態において、蒸発器内の液体冷媒は、圧縮機の作動停止の間、蒸発器との間で容易に移動することはできない。圧縮機の間断のない作動による圧力変化の結果として（このことは圧縮機が最小速度であっても起こる）、液体冷媒は凝縮器から押し出されて蒸発器に供給されるので、凝縮器に対する蒸発器の位置決めの配向を変えることができる。ポンプなしで熱サイフォンを利用する必要のある冷却機では、熱サイフォンを発生させるため、凝縮器を蒸発器の鉛直上に位置決めしなければならない制約があるだけでなく、他の配管上の制約も発生する。
【００２５】
[0035]第四に、図９に示したように、与えられたアプローチ温度において、（無償冷却状態で作動させるために制約が課された従来のシステムと直接的に比較をする目的で述べると）無償冷却状態または無償冷却モードで作動している間、圧縮機を間断なく最小速度、例えば８５Ｈｚで作動させている液体冷却機は、熱サイフォン（例えば図５）を利用した従来の遠心圧縮機と比較すると、ほぼ２倍の設計冷却能力（負荷％）を提供する。既に論じたように、閉じた冷却塔ループ３０および閉じた冷却負荷ループ６２と共に作動する、時として冷却水側エコノマイザとも称される通常の熱交換器２８（図４）の設計冷却能力（負荷％）の範囲も図９に示した。
【００２６】
[0036]図１０は、閉冷媒ループＡＢＣＤおよび閉冷媒ループＡ’ＢＣＤ’の圧力とエンタルピーとの様々な組合せにおける冷媒の異なる相（蒸気、液体および蒸気、並びに液体）を表す公知の圧力−エンタルピー曲線８２を示す図である。（Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＤ’はエンタルピーＨの下付き符号であり、通常はＨＡのような形式で表記されるものであるが、明確化のため、以下では下付き符号だけを論じる。）閉冷媒ループは、圧縮機３２と、凝縮器３４と、蒸発器３８とを含んでおり（図３）、冷媒の圧力−エンタルピー曲線を基準として、ループが作動中の冷媒のプロセスサイクル（圧縮（ＢＣ）、凝縮（ＣＤ）および（ＣＤ’）、膨張（ＤＡ）および（Ｄ’Ａ’）、並びに、蒸発（Ａ’Ｂ）および（ＡＢ））をグラフで表したものである。閉冷媒ループＡＢＣＤは、冷媒が蒸気であるか、または液体および蒸気であるかのどちらかの場合におけるプロセスサイクルに対応している。閉冷媒ループＡ’ＢＣＤ’は、冷媒が蒸気であるか、液体および蒸気であるか、または液体であるかのいずれかの場合におけるプロセスサイクルに対応している。網掛けをした領域８４は、冷媒が液体になっているプロセスサイクルの一部分に対応する。その結果網掛けをした領域８４内でプロセスサイクルを作動させると、より効率的な熱伝達をもたらすことになる部分である。本開示の例示的な方法は、プロセスサイクルの一部が液相である冷媒に対応する場合（すなわち網掛けをした領域８４の部分）に、圧縮機３２を連続的に作動させるステップを含む。図１０で更に示されているように、網掛けをした領域８４の部分は、プロセスサイクル中に起こる冷媒の凝縮の少なくとも一部分を含むことができる。同様にして、網掛けをした領域８４の部分は、プロセスサイクル中に起こる冷媒の蒸発の少なくとも一部分を含むことができる。別の言い方をすれば、図１０で更に示されているように、網掛けをした領域８４の部分は、プロセスサイクル中に起こる冷媒の蒸発および凝縮それぞれの少なくとも一部分を含むことができる。
【００２７】
[0037]本発明のある特徴と実施形態についてのみ示し説明したが、当業者にとってみれば、特許請求の範囲に記載されている対象の新奇な教示内容と利点とから実質的にはずれることなく、多くの修正や変更を思いつくことがあるだろう（例えば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状および割合、パラメータの値（例えば、温度、圧力等）、取付位置、使用する材料、色、配向等のバリエーション）。代替えの実施形態によって、プロセスまたは方法のステップの序列または順序はいずれも、変更してもよいし並べ替えてもよい。従って、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲に入るこのような修正および変更の全てを網羅するものであることが理解されるべきである。更に、例示的な実施形態の簡潔な説明を行おうと努力する中で、実際の実施態様の特徴を全て説明したとは言えないかもしれない（例えば、本発明を実施するための現在考えられる最良の形態と関係のないものや、特許請求された発明を実施可能にするのに関係のないもの）。このような実際の実施態様の開発においては、いかなるエンジニアリングプロジェクト或いは設計プロジェクトと同様に、実施に特化した数多くの決定がなされる場合があることが理解されるべきである。必要以上の実験を行うことなく本開示の恩恵に浴する当業者にとって、かかる開発努力は複雑かつ時間の浪費かもしれないが、それにも関わらず、これが設計、組み立て、製造の日常業務であろう。
【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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