(57)【要約】  冷却システムの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取るステップと、冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップとを含む方法が提供される。また、本方法は、１組の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップと、１組の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップとを含む。加えて、本方法は、所望の設計容量以上の計算された設計容量、および所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムに基づいて冷却システムの動作をシミュレートするステップを含む。本方法は、適切な冷却システムの候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップをさらに含む。
2015500453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却システムの所望の設計能力(design capacity)を示す第１の入力を受け取るステップと、
前記冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップと、
複数の圧縮機システムから候補圧縮機(candidate compressor)システムを反復して選択するステップ、および複数の凝縮機システムから候補凝縮機(candidate condenser)システムを反復して選択するステップと、
前記所望の設計能力以上の計算された設計能力、および前記所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、前記候補圧縮機システムおよび前記候補凝縮機システムに基づいて前記冷却システムの動作をシミュレートするステップと、
前記適切な冷却システムの前記候補圧縮機システムおよび前記候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップと
を行なうためにデータ処理システムのプロセッサを使用するステップを含むコンピュータで実施される方法。
【請求項２】
前記複数の圧縮機システムが様々な筐体構成、様々な圧縮機サイズ、様々な数の圧縮機、またはそれらの組み合わせを有する候補圧縮機システムを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の凝縮機システムが様々な数の凝縮機コイル、様々な数の冷却ファン、様々なファンブレード、様々な冷却ファン駆動ユニット、またはそれらの組み合わせを有する候補凝縮機システムを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の蒸発機システムから候補蒸発機(candidate evaporator)システムを反復して選択するステップを含み、また前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが前記候補蒸発機システムに基づき、また前記出力が前記適切な冷却システムの前記候補蒸発機システムを示す請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の蒸発機システムが様々な数の蒸発機、様々なサイズの前記蒸発機、前記蒸発機を通過する様々な数の冷媒、またはそれらの組み合わせを有する候補蒸発機システムを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記冷却システムの所望の効率を示す第３の入力を受け取るステップを含み、前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが前記所望の効率以上の計算された効率を有する前記適切な冷却システムが確立されるまで動作をシミュレートするステップを含む請求項１に記載方法。
【請求項７】
前記冷却システムの所望の費用を示す第４の入力を受け取るステップを含み、前記冷却システムの動作のシミュレートするステップが前記所望の費用以下の計算された費用を有する前記適切な冷却システムが確立されるまで動作をシミュレートするステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最低の音響騒音を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最大の効率を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最低の費用を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
冷媒を圧縮するように構成された圧縮機システムと、
前記圧縮された冷媒を受け取り凝縮するように構成された凝縮機システムと、
前記凝縮された冷媒を膨張させるように構成された膨張装置と、
前記冷媒を前記圧縮機システムに戻す前に前記膨張した冷媒を蒸発させるように構成された蒸発機システムと
を備える冷却システムであって、
前記圧縮機システムおよび前記凝縮機システムが前記冷却システムの所望の設計能力、および前記冷却システムの所望の最大の音響騒音に基づいて選択される冷却システム。
【請求項１２】
前記圧縮機システムおよび前記凝縮機システムが、複数の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップ、および複数の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップ、ならびに計算された設計能力が前記所望の設計容量以上となり、計算された最大の音響騒音が前記所望の最大の音響騒音以下となるまで、前記候補圧縮機システムおよび前記候補凝縮機システムに基づいて前記冷却システムの動作をシミュレートするステップによって選択される請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記圧縮機システムおよび前記凝縮機システムが最低の音響騒音を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１２に記載の冷却システム。
【請求項１４】
前記蒸発機システムが前記冷却システムの前記所望の設計能力、および前記冷却システムの前記所望の最大の音響騒音に基づいて選択される請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１５】
前記圧縮機システムおよび前記凝縮機システムが、前記冷却システムの所望の費用、前記冷却システムの所望の効率、またはそれらの組み合わせに基づいて選択される請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１６】
冷却システムの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取るステップと、
前記冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップと、
複数の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップ、および複数の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップと、
前記所望の設計能力以上の計算された設計能力、および前記所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、前記候補圧縮機システムおよび前記候補凝縮機システムに基づいて前記冷却システムの動作をシミュレートするステップと、
前記適切な冷却システムの前記候補圧縮機システムおよび前記候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップと
を行なうように構成されたデータ処理システムを備えるシステム。
【請求項１７】
前記データ処理システムが複数の蒸発機システムから候補蒸発機システムを反復して選択する前記ステップを行なうように構成され、また前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが前記候補蒸発機システムに基づき、また前記出力が前記適切な冷却システムの前記候補蒸発機システムを示す請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最低の音響騒音を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最大の効率を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記冷却システムの動作をシミュレートするステップが各候補圧縮機システムおよび各候補凝縮機システムに基づいて動作をシミュレートするステップを含み、前記適切な冷却システムが最低の費用を有する前記冷却システムに基づいて選択される請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年１１月３０日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＲＥＤＵＣＩＮＧ  ＮＯＩＳＥ  ＷＩＴＨＩＮ  Ａ  ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」という表題の米国仮出願第６１／５６５，３４７号の優先権および利益を主張する。
【０００２】
[0002]本発明は、一般に冷却システム内部の騒音を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ある冷却および空調システムは、一般に、冷却機に頼って水などのプロセス流体の温度を下げ、冷却されたプロセス流体を生成する。空気は、空気ハンドラ中の冷却されたプロセス流体上を通り、ビルまたは他の用途の至る所を循環して冷やすことができる。典型的な冷却機において、プロセス流体は、蒸発機内部の冷媒を蒸発させることによってプロセス流体から熱を吸収する蒸発機によって冷やされる。次いで、冷媒は、圧縮機内で圧縮され、空冷式凝縮機などの凝縮機に移されうる。空冷式凝縮機において、冷媒は、空気によって冷やされ、液体へと凝縮される。空冷式凝縮機は、典型的には凝縮機コイル、およびコイル上に空気流を誘起するファンを含む。コイル上の空気流の量は、ファン速度を調整することによって、または複数のファン構成においてファンを多段階にすることによって変えられうる。多段階にすることは、ある凝縮機コイルに関連づけられたファンを選択的に動作させることを含む。また、多段階にすることとファン速度を変えることの組み合わせが用いられてもよい。
【０００４】
[0004]凝縮機ファンおよび圧縮機の動作によって、冷却システムが音響騒音を放出するようになる。ある条例は、特定の商用または住居地域内の土地に置かれた装置に対して最大の音響騒音限界を規定することがある。残念ながら、所望の動作パラメータ、例えば、効率、能力および取得費用に適合する冷却システムを選択する処理は、結果として、効率的に動作させるとき、規定された最大の音響騒音限界を超える冷却システムとなる場合がある。したがって、冷却システムは、騒音限界に適合するために非効率な領域の範囲内で動作することがあり、それによって、冷却システムの動作に関連づけられた費用が増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の一実施例は、例えば、冷却システム内部の騒音を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0005]本開示は、冷却システムの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取るステップと、冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップとを行なうために、データ処理システムのプロセッサを使用するステップを含むコンピュータで実施される方法に関する。また、本方法は、１組の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップと、１組の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップとを含む。加えて、本方法は、所望の設計能力以上の計算された設計能力、および所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムに基づいて冷却システムの動作をシミュレートするステップを含む。本方法は、適切な冷却システムの候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップをさらに含む。
【０００７】
[0006]また、本開示は、冷媒を圧縮するように構成された圧縮機システム、および圧縮された冷媒を受け取り凝縮するように構成された凝縮機システムを含む冷却システムに関する。また、冷却システムは、凝縮された冷媒を膨張させるように構成された膨張装置、および圧縮機システムに冷媒を戻す前に膨張した冷媒を蒸発させるように構成された蒸発機システムを含む。圧縮機システムおよび凝縮機システムは、冷却システムの所望の設計能力および冷却システムの所望の最大の音響騒音に基づいて選択される。
【０００８】
[0007]本発明は、冷却システムの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取るステップと、冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップとを行なうように構成されたデータ処理システムを含むシステムにさらに関する。また、ステップは、１組の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップと、１組の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップとを含む。加えて、ステップは、所望の設計能力以上の計算された設計能力、および所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムに基づいて冷却システムの動作をシミュレートするステップを含む。ステップは、適切な冷却システムの候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0008]空冷式冷却システムを用いる商用ＨＶＡＣシステムの実施形態の斜視図である。
【図２】[0009]図１に示す空冷式冷却システムの斜視図である。
【図３】[0010]図１および２に示す冷却システムにおいて使用されてもよい凝縮機のブロック図である。
【図４】[0011]図１および２に示す空冷式冷却システムの実施形態のブロック図である。
【図５Ａ】[0012]所望の最大の音響騒音に基づいて冷却システムの構成要素を選択する方法の実施形態の流れ図である。
【図５Ｂ】所望の最大の音響騒音に基づいて冷却システムの構成要素を選択する方法の実施形態の流れ図である。
【図６】[0013]凝縮機ファン速度の関数としての冷却機効率、音響騒音および圧縮機速度の例示的なグラフである。
【図７】[0014]所望の最大の音響騒音に基づいて冷却システムの構成要素を選択するように構成されたデータ処理システムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0015]本開示は、所望の最大の音響騒音レベルに基づいて冷却システムの構成要素を選択するための技法を対象とする。ある実施形態において、冷却システムを構成するための方法は、冷却システムの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取るステップと、冷却システムの所望の最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取るステップとを含む。また、本方法は、１組の圧縮機システムから候補圧縮機システムを反復して選択するステップと、１組の凝縮機システムから候補凝縮機システムを反復して選択するステップとを含む。加えて、本方法は、所望の設計能力以上の計算された設計能力、および所望の最大の音響騒音以下の計算された最大の音響騒音を有する適切な冷却システムが確立されるまで、候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムに基づいて冷却システムの動作をシミュレートするステップを含む。本方法は、適切な冷却システムの候補圧縮機システムおよび候補凝縮機システムを示す出力を提供するステップをさらに含む。このようにして、音響騒音を所望のレベルに制限しながら、効率的な領域の範囲内で動作する冷却システムを構成することができる。
【００１１】
[0016]図１は、ビル環境管理のための加熱、換気および空気調節（ＨＶＡＣ）システムの用途を示す。本実施形態において、ビル１０は、冷却システムによって冷やされる。冷却システムは、冷却機１２および凝縮機１４を含んでもよい。図示するように、冷却機１２は、地下室に位置し、凝縮機１４は屋根に置かれる。しかし、冷却機１２および凝縮機１４は、他の領域、例えば他の機器室またはビル１０に隣接する領域に位置してもよい。図１に示す凝縮機１４は、空冷式であり、すなわち、外部の空気を使用して冷媒が液体へと凝縮するように冷媒を冷やす。冷却機１２は、スタンドアロンのユニットであってもよく、または送風機および／または一体化された空気ハンドラなどの他の装置を含む単一のパッケージユニットの一部であってもよい。冷却機１２からの冷たいプロセス流体は、導管１６によってビル１０中を循環することができる。導管１６は、個々の階の、およびビル１０の区画内に位置する空気ハンドラ１８に配管される。
【００１２】
[0017]空気ハンドラ１８は、空気ハンドラ間で空気を分配するようになされた配管２０に結合される。さらに、配管２０は、外部取り入れ口（図示せず）から空気を受け取ることができる。空気ハンドラ１８は、冷やされた空気を提供するために冷却機１２から冷たいプロセス流体を循環させる熱交換機を含む。空気ハンドラ１８内部に含まれるファンは、空気を熱交換機を通して引き出し、ビル１０内部の環境、例えば部屋、アパートまたはオフィスに調和空気を導き、環境を指定された温度に維持する。プロセス流体の流量および圧力を調節する制御弁バルブ、ならびに／またはプロセス流体、空気などの温度および圧力を検知する温度変換装置もしくはスイッチなどの他の装置がシステムに含まれていてもよい。
【００１３】
[0018]図２は、冷却システムの実施形態の斜視図である。図１に関して先に述べたように、空気は、ビルの温度を下げるために空気を冷たいプロセス流体上を循環させる空気ハンドラ１８において冷やされる。冷たいプロセス流体は、流体ポンプ２２によって冷却機１２から空気ハンドラ１８に送り込まれる。冷却機１２において、プロセス流体は、熱を蒸発する冷媒に移すことによってプロセス流体の温度を下げる蒸発機２４において冷やされる。次いで、冷媒は、圧縮機システム２６によって圧縮され、圧縮機吐出し管２８を通って凝縮機１４に移される。凝縮機１４は、冷媒気体を液体へと圧縮し、次いで、この液体が液体管路３０中を流れて蒸発機２４に戻り、そこで処理が再開する。
【００１４】
[0019]図３は、図２に示す冷却システムの凝縮機１４の概略図である。本実施形態において提示される凝縮機１４は、空冷式で、８つの凝縮機コイル３２を含む。凝縮機コイルの数は、凝縮機コイル３２のサイズおよび冷却システムの能力によって異なってもよい。より高い能力のシステムは、より多くの数の凝縮機コイル３２を用いてもよく、低い能力のシステムは、１つの小型コイル３２を使用してもよい。凝縮機コイル３２は、典型的には、凝縮機コイル３２内部の冷媒から外部の空気への熱伝達を促進するように構成される。冷媒から外部の空気への熱伝達によって、冷媒の温度を下げ、これによって一般に冷媒を気体から液体へと凝縮させる。冷媒は、典型的には、圧縮機吐出し管２８を通って各凝縮機コイル３２の上部から入り、液体管路３０を通って各凝縮機コイル３２の底部から出る。
【００１５】
[0020]熱伝達をさらに促進するように、ファン３４は、凝縮機コイル３２を通って空気を循環させることができる。本実施形態において、各ファン３４は、ファンブレードおよび駆動ユニット（例えば、モータ）３６を含む。ファンブレードは、一般に、ファンブレードを駆動するために使用される電力を最小限にしながら、凝縮機コイル３２を通る十分な空気流を提供するように設計される。ファンブレードの設計は、一般に用途に依存するが、ブレードの数および各ブレードのピッチを変えることを含んでもよい。ファンモータ３６は、電気的にまたは機械的に駆動されてもよい。しかし、典型的な商用凝縮機は、三相交流（ＡＣ）電動モータを用いることができる。ファンモータの性能は、極として知られている電磁気巻線の数に依存することがある。６極または８極のモータは、例えば、ある凝縮機構成に対して最も効率的な空気流を提供することができる。
【００１６】
[0021]図３に示す構成では、各ファン３４は、２つの凝縮機コイル３２を通って空気を循環させる。ある実施形態によると、各ファン３４に関連づけられた凝縮機コイル３２は、コイルが底部で互いにより近くなり、ファン３４に近い上部でより離れるように角度が付けられる。図示するように、角度付けされた構成によって、各凝縮機コイル３２の側部を通る空気流が誘起される。次いで、矢印によって全体的に示されるように、空気は、ファンブレードを通って上方へ移動し、凝縮機１４を出る。他の実施形態において、凝縮機コイル３２の構成は、冷却システムの用途によって異なってもよい。例えば、他の凝縮機の設計は、各凝縮機コイル３２に対して１つのファン３４、または各凝縮機コイル３２に対して複数のファン３４を設けてもよい。
【００１７】
[0022]図３に示す実施形態において、各ファンモータ３６は、モータ駆動装置３８によって制御される。ある実施形態によると、モータ駆動装置３８は、モータスタータおよび可変速度駆動装置（ＶＳＤ）を含んでもよい。ＶＳＤによって、ファンモータ３６の速度を連続的に変えることができる。例えば、ファンモータ３６が８極および三相のＡ／Ｃ電動モータで、供給される電力の周波数が６０Ｈｚである場合、ファンモータ３６は、９００回毎分（ＲＰＭ）で回転することができる。ＶＳＤは、ファンモータ３６が異なる速度で動作することができるようにファンモータ３６に供給される電力の周波数を変えることができる。ファンモータ３６の速度を変えることによって、凝縮機コイル３２を通って流れる空気の量を変化させる。図３は、各ファンモータ３６に電気的に結合された個々のモータ駆動装置３８を示すが、他の実施形態において、所望の場合は、単一の駆動装置３８がファンモータ間で用いられ、共有されてもよい。各ファンモータ３６を制御するために単一のモータ駆動装置３８を用いることは、構築費用を低減し、凝縮機１４の信頼性を増大させることができる。さらに、他の実施形態において、ＶＳＤを用いるのではなく、多段階の構成において一定速度でファンを動作させるモータ駆動装置３８が用いられてもよい。これらの実施形態において、凝縮機コイル３２を通る空気流の量は、動作可能なファンの数を調整することによって変えられてもよい。例えば、より多くのファンによって凝縮機コイル３２を通る空気流を増加させることができ、より少ないファンによって凝縮機コイル３２を通る空気流を減少させることができる。
【００１８】
[0023]モータ駆動装置３８は、入力信号を使用してファンモータ３６を作動させ、ＶＳＤの場合には、ファンモータ３６に対する動作速度を指定することができる。モータ駆動装置３８は、各モータ駆動装置３８に電気的に結合されたコントローラ４０から入力信号を受け取ることができる。コントローラ４０は、所望の、または実際の圧縮機システムの能力に基づいて適切なファンの動作を決定することができる。例えば、所望の、または実際の圧縮機システムの能力に基づいて、コントローラ４０は、動作すべきファンの数、および／または各ファンに対する動作速度を決定することができる。次いで、コントローラ４０は、モータ駆動装置３８に入力信号を提供して、適切なファン３４を装着し、および／または決定された動作速度でファン３４を動作させることができる。次いで、ファンモータ３６は、決定された速度でファンブレードを回転させ、凝縮機コイル３２上に空気流を誘起することができる。
【００１９】
[0024]図４は、冷却システムの概略図である。図１および２に関して先に論じたように、暖かなプロセス流体は、蒸発機２４に入り、冷やされ、空気ハンドラ１８のための冷却されたプロセス流体を生成する。プロセス流体を冷やす際に、蒸発機２４内部の冷媒は、蒸発し、吸込管４２を通って、１つまたは複数の圧縮機を表わすことができる圧縮機システム２６へ流入する。冷媒は、圧縮機システム２６において圧縮され、圧縮機吐出し管２８を通って出る。次いで、冷媒は、凝縮機コイル３２に入り、そこで冷媒が冷やされ、液体に圧縮される。凝縮機コイル３２から、冷媒は、液体管路３０を通って流れ、膨張弁４４を通過する。膨張弁４４は、吸込過熱、蒸発機液位、または他のパラメータに応じて冷媒流量を変える熱膨張弁または電子膨張弁であってもよい。あるいは、膨張弁４４は、固定のオリフィスまたは毛細管であってもよい。冷媒は、膨張弁４４を出て、蒸発機２４に入り、サイクルを完結する。
【００２０】
[0025]様々な異なる圧縮機、とりわけ遠心式、スクロール式およびスクリュー式などが圧縮機システム２６において使用されてもよい。圧縮機の型にかかわらず、圧縮機システム２６の能力は、典型的に調整可能である。用語「能力」は、圧縮機システム２６内部の冷媒の総稼働吐出率を指す。例えば、回転速度を変えることができるスクリュー型圧縮機などの圧縮機においては、圧縮機システムの能力は、圧縮機の回転速度を変えることによって調整されうる。回転速度が増加すると、より多くの冷媒が圧縮され、吐出され、それによって、圧縮機システムの能力を増大させる。同様に、回転速度が減少すると、より少ない冷媒が圧縮され、吐出され、それによって、圧縮機システムの能力を減少させる。
【００２１】
[0026]圧縮機システム２６の能力は、冷却システムに対する変動する負荷に応じて調整されてもよい。例えば、高負荷の期間（例えば、比較的暖かなプロセス流体が蒸発機２４に入り、および／または周囲温度が比較的高い起動中）は、圧縮機システムの能力を増大させて高い要求を担うことができる。低負荷の期間（例えば、比較的冷たいプロセス流体が蒸発機２４に入るとき、および／または周囲温度が比較的低いとき）は、圧縮機システムの能力を低下させて、システムを動作させるのに必要な電力を減少させることができる。例示した実施形態において、コントローラ４０は、所望の圧縮機速度を表わす入力信号を１つまたは複数の電動モータ４６に提供することができ、このモータ４６が圧縮機システム２６内部の圧縮機を動かす。したがって、圧縮機システム２６は、決定された圧縮機システムの能力を提供するように動作する。冷却システムに対する変動する負荷に応じて圧縮機システムの能力を変えることによって、冷却システムは、動作のすべての局面で効率的に動作することができる。
【００２２】
[0027]図示する実施形態において、圧縮機の放出される音響騒音を減衰させるために、圧縮機システム２６の周りに筐体４８が配置される。所望の騒音減衰度に応じて、様々な筐体が利用されてもよい。例えば、騒音低減の向上が望まれる場合は、厚い遮音材が設けられてもよい。あるいは、より小さな、および／またはあまり高価でない圧縮機システムが望まれる場合は、より薄い遮音材を有する筐体が設けられてもよい。また、圧縮機システム２６内部の圧縮機の数は、所望の設計能力を提供するように個々に選択されてもよいことを理解されたい。例えば、圧縮機の数を増加させることによって、最大能力および／または冷却システムの効率的な動作に関連づけられた能力を増大させることができる。加えて、各圧縮機のサイズは、所望の設計能力を実現するように個々に選択されてもよい。例えば、能力の増大を確立するためにより大きな圧縮機が設けられてもよく、より低い能力の冷却システム内ではより小さな圧縮機が利用されてもよい。
【００２３】
[0028]また、コントローラ４０は、図３に関して先に述べたように、凝縮機ファン３４の動作を制御することができる。例えば、コントローラ４０は、圧縮機の所望の回転速度に基づいてファン３４の回転速度を調整することができる。さらに、多段階の凝縮機ファン３４を用いる実施形態において、コントローラ４０は、圧縮機の所望の回転速度に基づいて動作可能な圧縮機ファン３４の数を調整することができる。図４は、単一のファン３４および単一のファンモータ３６を示すが、これらの構成要素は、凝縮機１４内部の複数のファンを表わしてもよい。上で論じたモータ駆動装置３８は、コントローラ４０に電気的に結合される。コントローラ４０が（例えば、圧縮機システム２６の能力に基づいて）使用されるファンの動作設定値を決定した後、コントローラ４０は、モータ駆動装置３８を介してファン３４の動作を調整することができる。例えば、コントローラ４０は、モータ駆動装置３８に入力信号を供給して、ファン３４のうちの１つまたは複数の動作を可能にすることができる。また、コントローラ４０は、モータ駆動装置３８に入力信号を供給して、ファンモータ３６のうちの１つまたは複数の速度を調整することができる。
【００２４】
[0029]以下で詳細に論じるように、圧縮機システム構成、凝縮機システム構成、および蒸発機システム構成は、所望の設計能力および所望の最大の音響騒音を提供するように個々に選択されてもよい。例えば、圧縮機の数、各圧縮機のサイズ、および／または筐体の構成は、所望の能力を提供しながら、冷却システムの音響騒音出力を低減するように選択されてもよい。同様に、凝縮機コイルの数、冷却ファンの数、ファンブレードのピッチ、および／または駆動ユニットの構成は、所望の設計能力および所望の最大の音響騒音に基づいて選択されてもよい。このようにして、音響騒音を所望のレベルに制限しながら、効率的な領域の範囲内で動作する冷却システムが構成されうる。
【００２５】
[0030]図５は、所望の最大の音響騒音に基づいて冷却システムの構成要素を選択するための方法５０の実施形態の流れ図である。以下で詳細に論じるように、冷却システムの構成要素を選択するための方法５０は、（例えばデータ処理システムのプロセッサによって）コンピュータで実施されてもよい。最初に、ブロック５２によって表わされるように、所望の設計能力を示す第１の入力が受け取られる。例えば、所望の設計能力は、入力装置を介して手動で入力されるか、または遠隔のソースからデータ処理システムに送信されてもよい。理解されるように、所望の設計能力は、（例えば、トン、ＢＴＵ、ワットなどを単位とする）最大の所望の能力、または冷却システムの効率的な動作に関連づけられた能力に対応してもよい。一例を挙げると、データ処理システムは、１５０トンの所望の設計能力を示す第１の入力を受け取ることができる。しかし、理解されるように、他の所望の設計能力が代替の実施形態において受け取られてもよい。
【００２６】
[0031]次に、ブロック５４によって表わされるように、所望の最大の音響騒音を示す第２の入力が受け取られる。例えば、条例は、特定の商用または住居地域の内の土地に置かれた装置に対して最大の音響騒音限界を規定することがある。理解されるように、冷却システムの音響騒音は、瞬時の負荷によって異なることがある。したがって、最大の音響騒音限界をデータ処理システムに入力して、冷却システムの動作範囲の全体にわたって騒音限界を順守する冷却システムの構成要素の選択を容易にすることができる。一例を挙げると、データ処理システムは、８５ｄＢの最大の音響騒音を示す第２の入力を受け取ることができる。したがって、冷却システムの構成要素は、冷却システムの最大の音響騒音出力を８５ｄＢに制限するように選択されうる。しかし、理解されるように、他の最大の音響騒音限界が代替の実施形態において受け取られてもよい。
【００２７】
[0032]ある実施形態において、法令は、昼間の動作に対してはより高い最大の音響騒音限界、および夜間の動作に対してはより低い最大の音響騒音限界を規定することがある。そうした実施形態において、データ処理システムは、所望の設計能力に応じた最大の音響騒音のテーブルを受け取るように構成されてもよい。例えば、周囲温度がより低いため、所望の設計能力は、昼間の動作中よりも夜間の動作中の方が低くてもよい。したがって、テーブルは、より低い最大の音響騒音限界に関連づけられたより低い設計能力、およびより高い最大の音響騒音限界に関連づけられたより高い設計能力を含むことができる。以下で説明する構成要素の選択処理中に、データ処理システムは、所望の入力パラメータを満たす冷却システム構成を確立するために可変設計能力および可変音響騒音を担ってもよい。
【００２８】
[0033]ある実施形態において、ブロック５６によって表わされるように、所望の効率を示す第３の入力が受け取られる。理解されるように、効率の向上した冷却システムは、より少ない電力消費で所望の能力を提供することができ、それによって、冷却システムの運転費用を下げることができる。したがって、データ処理システムは、最小の所望の効率を示す第３の入力を受け取り、所望の能力に対して効率的なシステムを確立する冷却システムの構成要素の選択を容易にすることができる。しかし、データ処理システムの代替の実施形態は、所望の効率を受け取らなくてもよいことを理解されたい。そうした実施形態において、冷却システムの構成要素は、単に、所望の設計能力および最大の音響騒音に基づいて選択されてもよい。
【００２９】
[0034]さらなる実施形態において、ブロック５８によって表わされるように、所望の費用を示す第４の入力が受け取られる。理解されるように、冷却システムの構成要素は、大きな設計能力、低い最大の音響騒音、および高効率を提供するように選択されてもよい。しかし、そうした冷却システムは、所望の予算を超えることがある。したがって、データ処理システムは、最大の所望の費用を示す入力を受け取り、所望の予算に適合する冷却システムを確立することを容易にするように構成されうる。しかし、データ処理システムの代替の実施形態は、所望の費用を受け取らなくてもよいことを理解されたい。そうした実施形態において、冷却システムの構成要素は、単に所望の設計能力、最大の音響騒音、および／または効率に基づいて選択されてもよい。
【００３０】
[0035]一旦入力が受け取られると、ブロック６０によって表わされるように、候補圧縮機システムが１組の圧縮機システムから選択される。例えば、候補圧縮機システムは、様々な筐体構成、様々な圧縮機サイズ、および様々な数の圧縮機を含むことができる。先に論じたように、圧縮機（複数可）によって放出された音響騒音を減衰させるために、圧縮機（複数可）の周りに音を吸収する筐体が配置されてもよい。理解されるように、筐体の吸音特性を向上することによって、システムの費用が増加する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、および（費用限界が存在する場合は）費用限界に適合する筐体構成を選択することができる。
【００３１】
[0036]さらに、圧縮機システムの組は、様々なサイズの圧縮機、および様々な数の圧縮機を含むことができ。理解されるように、圧縮機のサイズを増加させること、および／または数を増加させることによって、冷却システムの全体の能力を向上させることができ、それによって、所望の設計能力を提供しながら圧縮機（複数可）をより低い速度で動作させることが可能となる。より低い速度の動作によって、冷却システムの効率が向上し、音響騒音を減少させることができる。しかし、圧縮機のサイズおよび／または数を増加させることによって、システムの費用が増加する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、ならびに（費用限界が存在する場合は）費用限界に適合する圧縮機のサイズおよび／または圧縮機の数を選択することができる。
【００３２】
[0037]次に、ブロック６２によって表わされるように、候補凝縮機システムは、１組の凝縮機システムから選択される。例えば、候補凝縮機システムは、様々な数の凝縮機コイル、様々な数の冷却ファン、様々なファンブレードのピッチ、および様々な冷却ファン駆動ユニットを含むことができる。理解されるように、凝縮機コイルの数および／または冷却ファンの数を増加させることによって、冷却システムの全体の能力を向上させることができ、それによって、所望の設計能力を実現するように冷却ファンをより低い速度で動作させることが可能となる。より低い速度の動作によって、凝縮機システムの効率を向上させ、音響騒音を減少させることができる。加えて、凝縮機コイルの数、および／または冷却ファンの数を増加させることによって、圧縮機システムに対する負荷を減少させることができ、それによって、所望の設計能力を提供しながら、圧縮機（複数可）をより低い速度で動作させることが可能となる。圧縮機（複数可）をより低い速度で動作させることによって、圧縮機システムの効率を増加させ、音響騒音を減少させることができる。しかし、凝縮機コイルおよび／または冷却ファンの数を増加させることによって、冷却システムの費用が増加する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、ならびに（費用限界が存在する場合は）費用限界に適合する凝縮機コイルの数および／または冷却ファンの数を選択することができる。
【００３３】
[0038]加えて、凝縮機システムの組は、様々な冷却ファン駆動ユニットを含むことができる。例えば、ある駆動ユニットは、同期モードで動作するとき、約１２００ｒｐｍで回転するように構成された２馬力の６極の電動モータを含むことができる。他の駆動ユニットは、同期モードで動作するとき、約９００ｒｐｍで回転するように構成された２馬力の８極の電動モータを含むことができる。理解されるように、駆動ユニットの速度をより低くすることによって、動作中に放出される騒音をより少なくすることができるが、凝縮機コイルを通って流れる空気が少なくなることがある。凝縮機コイルを通って流れる空気を低下させることによって、冷却システムの設計能力が低下することがあり、および／または圧縮機（複数可）をより高速で動作させ所望の能力を提供することができる。圧縮機の速度を増加させることによって、冷却システムの効率が減少し、および／または圧縮機システムの音響騒音が増加する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、所望の設計能力、および／または所望の効率に適合する駆動ユニットを選択することができる。
【００３４】
[0039]さらに、凝縮機システムの組は、異なるブレードピッチを有する様々なファンブレードを含むことができる。理解されるよう、特定のファン速度に対して、より高いピッチを有するブレードは、より低いピッチを有するブレードよりも多くの空気を凝縮機コイルを通して流す。したがって、冷却システムに対する特定の負荷に対して、高いピッチのブレードは、低いピッチのブレードよりもゆっくりと回転し、それによって、凝縮機システムの音響騒音を低減することができる。しかし、高いピッチのブレードは、低いピッチのブレードよりも回転するのにより多くのエネルギーを利用する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、所望の設計能力、および／または所望の効率に適合するピッチを有するファンブレードを選択することができる。
【００３５】
[0040]ある実施形態において、ブロック６４によって表わされるように、候補蒸発機システムは、１組の蒸発機システムから選択される。例えば、候補蒸発機システムは、様々な数の蒸発機、様々なサイズの蒸発機、および蒸発機を通過する様々な数の冷媒を含んでもよい。理解されるように、蒸発機のサイズを増加させる、および／または数を増加させることによって、冷却システムの全体の能力を向上させ、それによって、所望の設計能力を提供しながら圧縮機（複数可）をより低い速度で動作させることが可能となる。より低い速度で動作させることによって、冷却システムの効率を向上させ、音響騒音を減少させることができる。しかし、蒸発機のサイズおよび／または数を増加させることによって、冷却システムの費用が増加する可能性がある。したがって、以下で説明する冷却システムの評価処理中に、データ処理システムは、冷却システムの所望の最大の音響騒音、ならびに（費用限界が存在する場合は）費用限界に適合する蒸発機のサイズおよび／または蒸発機の数を選択することができる。さらに、蒸発機を通過する冷媒の数は、データ処理システムに提供され特定の入力に基づいて選択されてもよい。
【００３６】
[0041]一旦候補圧縮機システム、候補凝縮機システム、および候補蒸発機システムが選択されると、ブロック６６によって表わされるように、冷却システムの動作がシミュレートされる。次いで、ブロック６８によって表わされるように、シミュレートされた冷却システムの能力が計算され、所望の設計能力と比較される。計算された設計能力が所望の設計能力よりも小さい場合は、候補システムの別の組が選択される。そうでない場合は、処理は、ブロック７０に進み、ここで冷却システムの最大の音響騒音が計算され、所望の最大の音響騒音と比較される。計算された最大の音響騒音が所望の最大の音響騒音よりも大きい場合は、候補システムの別の組が選択される。そうでない場合は、処理は、ブロック７２に進み、ここで冷却システムの効率が計算され、所望の効率と比較される。計算された効率が所望の効率よりも小さい場合は、候補システムの別の組が選択される。そうでない場合は、処理は、ブロック７４に進み、ここで冷却システムの費用が計算され、所望の費用と比較される。計算された費用が所望の費用よりも大きい場合は、候補システムの別の組が選択される。そうでない場合は、ブロック７６によって表わされるように、選択された圧縮機システム、選択された凝縮機システム、および選択された蒸発機システムを示す出力が提供される。このようにして、入力パラメータを満たすシステムが確立されるまで、様々な冷却システムの構成が評価されうる。データ処理システムが入力パラメータを満たす冷却システムを構成することができない場合は、エラーメッセージが出力されてもよい。ある実施形態において、エラーメッセージは、入力パラメータを満たす冷却システムの構成を容易にするのに十分な、入力パラメータに対する変形形態を提案することができる。
【００３７】
[0042]ある実施形態において、データ処理システムは、圧縮機システムの組から各候補圧縮機システムを、凝縮機システムの組から各候補凝縮機システムを、および蒸発機システムの組から各候補蒸発機システムを選択するように構成される。そうした実施形態において、所望の入力パラメータを満たし、所望の最適化されたパラメータを有するシステムを提供する冷却システムが選択されうる。例えば、システムの構成要素は、最低の音響騒音、最大の効率、または最低の費用を提供するように選択されうる。このようにして、特定の顧客入力に基づいて適切な冷却システムが選択されうる。
【００３８】
[0043]図６は、凝縮機ファン速度の関数としての冷却機の効率、音響騒音および圧縮機速度の例示的なグラフ７８である。図示するように、グラフ７８は、凝縮機ファン速度を表わすＸ軸８０、および冷却システムの効率、音響騒音、および圧縮機速度を表わすＹ軸８２を含む。また、グラフ７８は、凝縮機ファン速度の関数として圧縮機速度を表わす第１のカーブ８４を含む。図示するように、ファン速度を増加させることによって、所望の能力を提供するのに十分な圧縮機速度が低減される。さらに、凝縮機ファン速度の関数として冷却システムの効率を表わすカーブ８６によって示されるように、効率は、圧縮機速度が増加するにつれ低下する。加えて、凝縮機ファン速度の関数として放出される音響騒音を表わすカーブ８８によって示されるように、音響騒音は、凝縮機ファン速度および圧縮機速度によって変わる。
【００３９】
[0044]カーブ８８によって示されるように、最小の音響騒音は、凝縮機ファンおよび圧縮機を特定の速度で動作させることによって放出される可能性がある。しかし、カーブ８６によって示されるように、最小の音響騒音の点は、効率の低下と関連づけられている。したがって、顧客がより静かな動作を望む場合は、顧客（または自動システム）は、音響騒音を低減するために凝縮機ファンをより低い速度で動作させてもよい。逆に、顧客がより大きな効率を望む場合は、顧客（または自動システム）は、動作費用を下げるために凝縮機ファンを高速で動作させてもよい。このようにして、顧客は、（例えば、上記の処理に基づいて構成された）冷却システムの動作を変えて、所望の動作状態を実現することができる。
【００４０】
[0045]図６は、冷却機の効率／音響騒音とファン速度の関係を示すが、同様の関係が所与のファン速度に対して、効率／騒音とファンブレードのピッチとの間に存在することを理解されたい。一例を挙げると、固定のファン速度に対して、ファンブレードのピッチは、騒音を最小化する、および／または冷却機の効率を最大化するように選択されてもよい。加えて、ファンピッチおよびファン速度は、所与の圧縮機速度に対して所望の冷却機能力を実現するのに十分な空気流を提供するように調整されてもよい。次いで、圧縮機速度は、音響騒音を低減する、および／または冷却機効率を向上するように調整されてもよい。
【００４１】
[0046]図７は、所望の最大の音響騒音に基づいて、冷却システムの構成要素を選択するように構成されたデータ処理システム９０の実施形態の概略図である。図示するように、データ処理システム９０は、入力装置９２、プロセッサ９４、および出力装置９６を含む。入力装置９２は、所望の設計能力、所望の最大の音響騒音、所望の効率、および／または所望の費用を示す入力を受け取るように構成されてもよい。プロセッサ９４は、図５を参照して先に述べた処理に基づいて、冷却システムの構成を選択するように構成され、それによって、入力パラメータを満たすシステムを提供することができる。出力装置９６は、選択された冷却システムの構成要素を（例えば、選択された構成要素の型番をリストする印刷出力の形態で）示す出力を提供するように構成されてもよい。したがって、製造業者は、顧客入力に適合する冷却システムを構築することができる。
【００４２】
[0047]本発明のある特徴および実施形態のみが示され、説明されたが、特許請求の範囲に列記された主題の新規な教示および利点から実質的に逸脱せずに、多くの変更形態および変化形態（例えば、サイズ、寸法、構造、形状および様々な要素の割合、パラメータの値（例えば、温度、圧力など）、取り付け構成、材料の使用法、配向などにおける変形形態）が当業者に思い浮かぶ可能性がある。いかなる処理または方法ステップの順番または順序も、代替の実施形態により変えられるか、再度順序付けられてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、そうした変更形態および変化形態すべてが本発明の真の趣旨の範囲内に入るとしてカバーされることが意図されていることを理解されたい。さらに、例示的な実施形態の簡潔な説明を行なうために、実際の実施態様のすべての特徴（すなわち、本発明の実行について現に考えられる最良のモードと無関係なもの、または特許請求される発明を可能にすることと無関係なもの）が説明されているわけではない可能性がある。いかなるそうした実際の実施態様の開発においても、どんなエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおいても同様だが、数多くの実施態様特有の決定がなされてもよいことを理解されたい。そうした開発努力は、複雑で時間を消費する可能性があるが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとっては、必要以上の実験作業なしに、設計、作製、および製造についてルーチン作業になるであろう。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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