(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒システムであって、
少なくとも凝縮器と、蒸発器と、圧縮機とを含む冷媒ループであって、前記圧縮機は可変速駆動装置と通信しているモーターを含む冷媒ループと、
前記可変速駆動装置から熱を吸収する熱交換器の上流に膨張弁を含み、前記熱交換器の下流に圧力調整器を含む冷却回路であって、前記凝縮器から提供された冷媒が、前記膨張弁、前記熱交換器及び前記圧力調整器を通って前記蒸発器へと流れる冷却回路と、
前記可変速駆動装置に取り付けられた温度センサーであって、前記可変速駆動装置の温度を示す出力を生じるように構成された温度センサーと、
前記温度センサーからの出力を受信し且つ前記温度センサーからの出力に基づいて前記圧力調整器の調整を命令するように構成された制御装置と
を含み、
前記膨張弁により蒸気と液体との混合物にされた冷媒が前記熱交換器に流れ、
前記制御装置は、前記可変速駆動装置の温度が目標温度から外れたことを前記温度センサーからの出力が示す場合に、前記可変速駆動装置に結露が形成されることを防止するように前記圧力調整器の調整を命令する、冷媒システム。
【請求項２】
前記目標温度が予め定められている、請求項１に記載の冷媒システム。
【請求項３】
前記熱交換器の下流の温度センサーであって、前記熱交換器の下流の冷却回路内の冷媒の温度を示す出力を生じるように構成された温度センサーと、
前記熱交換器の下流の圧力センサーであって、前記熱交換器の下流の冷却回路内の冷媒の圧力を示す出力を生じるように構成された圧力センサーと、
前記温度センサー及び前記圧力センサーからの出力を受信し且つ前記温度センサー及び前記圧力センサーからの出力に基づいて前記膨張弁の調整を命令するように構成された制御装置と
を更に含む、請求項１に記載の冷媒システム。
【請求項４】
前記温度センサー及び前記圧力センサーは、前記圧力調整器の上流に配置されている、請求項３に記載の冷媒システム。
【請求項５】
前記温度センサー及び前記圧力センサーは、前記圧力調整器の下流に配置されている、請求項３に記載の冷媒システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記温度センサー及び前記圧力センサーの出力に基づいて前記熱交換器の下流の冷媒内の過熱度を測定する、請求項３に記載の冷媒システム。
【請求項７】
前記制御装置は、測定された過熱度が目標過熱から外れた場合に前記膨張弁の調整を命令する、請求項６に記載の冷媒システム。
【請求項８】
前記目標過熱は予め定められている、請求項７に記載の冷媒システム。
【請求項９】
前記圧縮機の動作中に前記可変速駆動装置に空気を吹き付けるように構成されたファンを更に含む、請求項１に記載の冷媒システム。
【請求項１０】
圧縮機のための可変速駆動装置を冷却する方法であって、
可変速駆動装置に取り付けられた熱交換器内で冷媒の流れを確立することであって、前記熱交換器の上流に膨張弁を設けることにより前記冷媒は蒸気と液体との混合物を含むことと、
前記圧縮機の動作中に前記可変速駆動装置の第１の温度を感知することと、
感知された第１の温度に応じて、前記可変速駆動装置に結露が形成されることを防止するように前記熱交換器の下流の圧力調整器を調整することと
を含む方法。
【請求項１１】
前記圧力調整器は、感知された第１の温度が目標温度未満である場合に徐々に閉じられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱交換器の下流の第２の温度を感知することと、
前記熱交換器の下流の圧力を感知することと、
感知された第２の温度と感知された圧力とに応じて前記膨張弁を調整することと
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記感知された第２の温度と前記感知された圧力とに基づいて前記熱交換器の下流の冷媒内の過熱量を測定することを更に含み、
前記膨張弁は、測定された過熱量が目標過熱量未満である場合に徐々に閉じられる、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
冷媒圧縮機は、冷媒ループによって冷却装置に冷媒を循環させるために使用される。従来の冷媒圧縮機は、一定速度でモーターにより駆動されるシャフトに取り付けられた羽根車を含む。これらの従来の圧縮機は、圧縮機の容量を調整するのに、入口案内翼及び可変形態ディフューザーのような機構を使用している。
【０００２】
より最近では、冷媒圧縮機は、代わりに又は追加として動作中にモーターの速度を変えるための可変速駆動装置（ＶＳＤ）を含むことにより容量を調整している。圧縮機の動作中、ＶＳＤは熱を発生し、この熱はＶＳＤ内の電気部品に損傷を与えることがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の例示的な態様による例示的な冷媒システムは、特に、少なくとも凝縮器と、蒸発器と、圧縮機とを有する冷媒ループを含む。圧縮機は、可変速駆動装置と通信しているモーターを含む。システムは、可変速駆動装置から熱を吸収する熱交換器の下流に圧力調整器を含む冷却回路を更に含む。
【０００４】
上記システムの更なる実施形態において、可変速駆動装置に温度センサーが取り付けられている。温度センサーは、可変速駆動装置の温度を示す出力を生じるように構成されている。更に、制御装置が、温度センサーからの出力を受信し且つ温度センサーからの出力に基づいて圧力調整器の調整を命令するように構成されている。
【０００５】
上記システムの更なる実施形態において、制御装置は、可変速駆動装置の温度が目標温度から外れたことを温度センサーからの出力が示す場合に圧力調整器の調整を命令する。
【０００６】
上記システムの更なる実施形態において、目標温度は予め定められている。
【０００７】
上記システムの更なる実施形態において、冷却回路は熱交換器の上流に膨張弁を含む。
【０００８】
上記システムの更なる実施形態において、温度センサーが熱交換器の下流にある。温度センサーは、熱交換器の下流の位置における冷却回路内の冷媒の温度を示す出力を生じるように構成されている。更に、圧力センサーが熱交換器の下流にある。圧力センサーは、熱交換器の下流の位置における冷却回路内の冷媒の圧力を示す出力を生じるように構成されている。また、制御装置が、温度センサー及び圧力センサーからの出力を受信し且つ温度センサー及び圧力センサーからの出力に基づいて膨張弁の調整を命令するように構成されている。
【０００９】
上記システムの更なる実施形態において、温度センサー及び圧力センサーは、圧力調整器の上流に配置されている。
【００１０】
上記システムの更なる実施形態において、温度センサー及び圧力センサーは、圧力調整器の下流に配置されている。
【００１１】
上記システムの更なる実施形態において、制御装置は、温度センサー及び圧力センサーの出力に基づいて熱交換器の下流の冷媒内の過熱度を測定する。
【００１２】
上記システムの別の実施形態において、制御装置は、測定された過熱度が目標過熱から外れた場合に膨張弁の調整を命令する。
【００１３】
上記システムの更なる実施形態において、目標過熱は予め定められている。
【００１４】
上記システムの更なる実施形態において、冷媒の供給源は、凝縮器から冷却回路に提供されている。
【００１５】
上記システムの更なる実施形態において、冷却回路内の冷媒は、圧力調整器から蒸発器へ流れる。
【００１６】
上記システムの更なる実施形態において、ファンが、圧縮機の動作中に可変速駆動装置に空気を吹き付けるように構成されている。
【００１７】
本開示の他の例示的な態様による圧縮機用の可変速駆動装置を冷却する方法は、特に、可変速駆動装置に取り付けられた熱交換器内で冷媒の流れを確立することと、圧縮機の動作中に可変速駆動装置の第１の温度を感知することと、感知された第１の温度に応じて熱交換器の下流の圧力調整器を調整することとを含む。
【００１８】
上記方法の更なる実施形態において、圧力調整器は、感知された第１の温度が目標温度未満である場合に徐々に閉じられる。
【００１９】
上記方法の更なる実施形態において、熱交換器の下流の第２の温度が感知され、熱交換器の下流の圧力が感知され、感知された第２の温度と感知された圧力とに応じて熱交換器の上流の膨張弁が調整される。
【００２０】
上記方法の更なる実施形態において、感知された第２の温度と感知された圧力とに基づいて熱交換器の下流の冷媒内の過熱量が測定され、膨張弁は、測定された過熱量が目標過熱量未満である場合に徐々に閉じられる。
【００２１】
前の段落、特許請求の範囲、又は以下の説明及び図面の実施形態、実施例及びそれらの様々な態様又はそれぞれの個々の特徴のいずれかを含む代替案は、別々に又は任意の組み合わせで利用されることができる。一実施形態に関連して説明した特徴は、このような特徴に互換性がない限り、全ての実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
図面は、以下のように簡単に説明することができる。
【図１】例示的な冷媒システムを概略的に示す。
【図２】図１の可変速駆動装置（ＶＳＤ）用の冷却回路を概略的に示す。
【図３】図２の冷却回路に関する温度対エントロピーのプロットである。
【図４】図２の冷却回路に関する圧力対エンタルピーのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、冷媒システム１０を概略的に示す。システム１０は、主冷媒ループＬ内の冷媒の流れを加圧するように構成された圧縮機１２を含む。この実施例の圧縮機１２は、各々が共通のシャフト１８に沿って取り付けられた第１羽根車１４と第２羽根車１６とを含む。シャフト１８は、モーター２０により駆動される。この実施例において、モーター２０は、可変速駆動装置（ＶＳＤ）２２と通信している。
【００２４】
ＶＳＤは、時に、可変周波数駆動装置と呼ばれる。ＶＳＤは、主駆動制御アセンブリと駆動オペレーターインターフェースとを含むことが知られている。ＶＳＤ２２は、モーター２０に供給される電力のレベルを調整し、その結果シャフト１８の回転速度を変えるように構成されている。
【００２５】
圧縮機１２に加えて、主冷媒ループＬは、凝縮器２４と、凝縮器の下流の膨張弁２６と、膨張弁２６の下流の蒸発器２８とを含む。蒸発器２８は、圧縮機１２と流体連通している。
【００２６】
冷媒システム１０は、ＶＳＤ２２を冷却するための冷却回路Ｃを更に含む。冷却回路Ｃは、一実施例において、凝縮器２４からの冷媒の供給源が設けられている。ＶＳＤ２２を冷却した後、冷媒は蒸発器２８へと下流に流れ、蒸発器２８で主冷媒ループＬに再導入される。
【００２７】
凝縮器２４と蒸発器２８は、冷却回路Ｃの冷媒の（それぞれ）供給源と戻りとして言及されているが、他の構成も本開示の範囲内に入る。例えば、冷却回路Ｃは、（１）圧縮機１２の出口と（２）膨張弁２４の上流の任意の点との間の任意の場所から供給されることができる。また、冷却回路Ｃは、（１）膨張弁２６の下流の任意の点と（２）圧縮機１２の段間ポート（すなわち、第１及び第２羽根車１４、１６間のポート）との間の位置で主冷媒ループＬに冷媒を戻すことができる。
【００２８】
例示的な冷却回路Ｃの詳細は、図２に示されている。例示的な冷却回路Ｃは、膨張弁３０と、膨張弁３０の下流の熱交換器３２と、熱交換器３２の下流の圧力調整器３４とを含む。この実施例において、熱交換器３２は、ＶＳＤ２２に取り付けられている。一実施例において、熱交換器３２は、ＶＳＤ２２のハウジングに接続された冷却板であることができる。熱交換器３２に加えて、ＶＳＤ２２は更に、動作中にＶＳＤ２２に比較的冷たい空気を吹き付けるように構成されたファン３６により冷却されることができる。
【００２９】
膨張弁３０と圧力調整器３４は、電気制御又は空気制御を有するバタフライ弁、ゲート弁、ボール弁などの機械弁（例えば、存在する圧力によって調整される弁）を含む、冷媒の流れを調整するように構成された任意のタイプの装置であることができる。図示の実施例において、膨張弁３０と圧力調整器３４の制御は、制御装置３８により調整され、制御装置３８は、メモリ、ハードウェア、及びソフトウェアを含む、任意の既知のタイプの制御装置であることができる。制御装置３８は、後述するように、命令を格納し且つ冷却回路Ｃの様々な部品にこれらの命令を提供するように構成されている。
【００３０】
図１から４を合わせて参照すると、冷媒システム１０の動作中、一実施例において、冷媒は凝縮器２４から冷却回路Ｃに入る。Ｐ１において、流体は比較的高い温度であり、液体状態である。流体は膨張弁３０を通って流れるので、Ｐ２において、蒸気と液体の混合物になる。
【００３１】
冷却回路Ｃは、ＶＳＤ２２内に結露を形成することなくＶＳＤ２２に適切な量の冷媒を供給する。水の結露（すなわち、水滴）は、ＶＳＤ２２の温度が所定の温度を下回るとＶＳＤ２２内に生じ得る。この結露は、ＶＳＤ２２内の様々な電気部品への損傷を引き起こす可能性がある。圧力調整器３４は、熱交換器３２内の冷媒の圧力を制御するように制御され、その結果、ＶＳＤ２２内に結露が生じないように、その冷媒の温度を制御する。圧力調整器３４を通過する際の冷媒の膨張は、図３〜４にＰ３で表されている。更に、適切な量の冷媒が膨張弁３０により熱交換器３２に供給されると、冷媒はＶＳＤ２２から熱を吸収し、点Ｐ４において、完全に熱交換器３２の下流の蒸気に変えられる。
【００３２】
冷媒システム１０の動作中、ＶＳＤ２２の温度は、第１温度センサーＴ１により継続的に監視されている。本開示の一実施例において、第１温度センサーＴ１の出力は、制御装置３８に通知される。制御装置３８は、第１温度センサーＴ１からの出力を目標温度ＴＴＡＲＧＥＴと比較する。目標温度ＴＴＡＲＧＥＴは、ＶＳＤ２２内に結露がない（又はごくわずか）であろう温度を表している。すなわち、ＴＴＡＲＧＥＴは、結露が生じ始めることが知られている温度を超えている。一実施例において、ＴＴＡＲＧＥＴは予め定められた値である。他の実施例において、制御装置３８は、外気温と湿度とに基づいてＴＴＡＲＧＥＴを決定するように構成されている。
【００３３】
制御装置３８は更に、圧力調整器３４と通信しており、第１温度センサーＴ１からの出力に基づいて圧力調整器３４の調整を命令するように構成されている。圧力調整器３４の位置は、熱交換器３２内の冷媒の温度を制御する。一般に、システム１０の通常動作中、制御装置３８は、Ｔ１からの出力がＴＴＡＲＧＥＴに等しくなるように、圧力調整器３４の位置を維持する。しかしながら、Ｔ１からの出力が低下し、ＴＴＡＲＧＥＴを下回ると、制御装置３８は、圧力調整器３４に徐々に（例えば、５％ずつ）閉じるように命令する。逆に、Ｔ１からの出力が増大すると、制御装置３８は、圧力調整器３４に徐々に開くように命令する。
【００３４】
圧力調整器３４を徐々に閉じることにより、熱交換器３２内の冷媒の温度が高くなり、ＶＳＤ２２内の結露が防止される。一実施例において、制御装置３８は、Ｔ１からの出力がＴＴＡＲＧＥＴに戻るまで圧力調整器３４の調整を命令する。圧力調整器３４を閉じることにより、図３にグラフを使ってＴ１’及びＰ２’で示すように、Ｔ１からの出力は上昇し、圧力Ｐ２は上昇する。
【００３５】
圧力調整器３４の制御と並行して、制御装置３８はまた、動作中に膨張弁３０を制御する。この実施例において、熱交換器３２の下流の冷却回路Ｃ内の冷媒の温度及び圧力は、第２温度センサーＴ２と圧力センサーＰＳとにより測定される。一実施例において、温度センサーＴ２と圧力センサーＰＳは、圧力調整器３４の下流に配置されている。しかしながら、Ｔ２とＰＳは、熱交換器３２の下流で且つ圧力調整器３４の上流に配置されることができる。
【００３６】
第２温度センサーＴ２と圧力センサーＰＳからの出力は、制御装置３８に通知される。制御装置３８は、（例えば、ルックアップテーブルを用いて）熱交換器の下流の（例えば、Ｐ４における）冷媒内の過熱度を測定するように構成されている。制御装置３８は次に、Ｐ４における冷媒内の過熱度と過熱目標値ＳＨＴＡＲＧＥＴとを比較する。この比較は、適切なレベルの流体が膨張弁３０により熱交換器３２に供給されたか否かを示す。
【００３７】
例えば、第２温度センサーＴ２からの出力は、圧力センサーＰＳからの圧力センサー出力における飽和温度ＴＳＡＴと比較される。この比較から、制御装置３８は冷媒内の過熱度を測定する。一実施例において、制御装置３８は、冷媒が示す過熱度がＳＨＴＡＲＧＥＴに等しいように膨張弁３０の位置を維持する。冷媒が示す過熱度がＳＨＴＡＲＧＥＴを下回ると、制御装置３８は、熱交換器３２に過剰な流体が供給されていると判断し、膨張弁３０を徐々に閉じる。逆に、制御装置３８は、冷媒が示す過熱度がＳＨＴＡＲＧＥＴを上回ると、膨張弁３２に徐々に開くように命令する。
【００３８】
本開示は、一部の例でセンサーからの「出力」に言及している。当技術分野で知られているように、センサー出力は一般的に、例えば制御装置（制御装置３８など）により温度又は圧力の変化として解釈されることができる、電気信号（抵抗又は電圧など）の変化の形態である。本開示は、あらゆるタイプの温度センサー及び圧力センサーにまで及ぶ。
【００３９】
更に、単独の制御装置３８が示されているが、膨張弁３０と圧力調整器３４は別個の制御装置と通信することができる。また、冷却回路Ｃは専用の制御装置３８を必要としない。上述の制御装置３８の機能は、追加の機能を有する制御装置により実行されることができる。更に、上述の実施例の制御ロジックは例示的なものである。例えば、一部の例で、本開示はＴＴＡＲＧＥＴ及びＳＨＴＡＲＧＥＴとの比較の文脈において「等しい」という用語を引用しているが、「等しい」という用語は例示の目的でのみ使用されている。実際には、本開示の制御論理の目的上、依然として「等しい」とみなされるであろう許容できる値の変化が（比較的小さいが）ある。
【００４０】
異なる実施例は図に示される特定の構成要素を有するが、本開示の実施形態はそれらの特定の組み合わせに限定されるものではない。１つの実施例の構成要素又は特徴の一部を別の実施例の特徴又は構成要素と組み合わせて使用することができる。
【００４１】
当業者は、上述の実施形態が例示的且つ非限定的であることを理解するであろう。すなわち、本開示の改良は特許請求の範囲内にある。したがって、以下の特許請求の範囲は、その真の範囲及び内容を定めるために検討されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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