(57)【要約】蒸気圧縮システムは、主冷媒ラインによって直列に接続された、圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を有し、圧縮機は吸入ポート、主吐出ポート、中間吐出ポートを有し、主冷媒ラインは主吐出ポートと吸入ポートに連通する主蒸気圧縮回路と、中間吐出ポートと吸入ポートの間で連通するバイパス回路と、主蒸気圧縮回路とバイパス回路からの複合流中の過熱量を検知するよう配置される過熱量検知装置を具備する。システムの運転方法も提供される。システムと圧縮機性能の拡張、圧縮機の信頼性の改善、システムの最大作動範囲の拡大といった利益が容易に得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主冷媒ラインによって直列に接続される、圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を含み、圧縮機は、吸入ポート、主吐出ポート及び中間吐出ポートを有し、主冷媒ラインは、主吐出ポートと吸入ポートを連通する、主蒸気圧縮回路と、
中間吐出ポートと吸入ポートの間で連通するバイパス回路と、
主蒸気圧縮回路とバイパス回路からの複合流における過熱を検知するよう配置される、過熱量検知装置、
を含んでなることを特徴とする蒸気圧縮システム。
【請求項２】
前記バイパス回路は、前記蒸発器の下流かつ前記吸入ポートの上流のバイパスジャンクションで前記主蒸気圧縮回路と合流し、前記過熱量検知装置は、前記バイパスジャンクションと前記吸入ポートの間に配置されることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記過熱量検知装置と連通し、その過熱量検知装置から受容する情報に基づいて前記圧縮機と前記膨張器の少なくとも一方の運転を制御するよう適合される制御部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記過熱量検知装置は、ＴＸＶ弁、圧力変換器、温度変換器、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される装置であることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
主冷媒ラインによって直列に接続される、圧縮機、凝縮器、膨張器及び蒸発器を含み、圧縮機は、吸入ポート、主吐出ポート及び中間吐出ポートを有し、主冷媒ラインは、主吐出ポートと吸入ポートに連通する、主蒸気回路と、中間吐出ポートと吸入ポートの間を連通するバイパス回路と、主蒸気圧縮回路とバイパス回路からの複合流における過熱を検知するよう配置される、過熱量検知装置を含んでなる蒸気圧縮システムを操作する方法であって、この方法は、複合流における過熱を検知するステップと、その検知するステップに基づいて圧縮機と膨張器の少なくとも一方を操作するステップを含んでなることを特徴とする、蒸気圧縮システムを操作する方法。
【請求項６】
前記吸入ポートに供給される、所望レベルの過熱量を選択するステップと、
前記複合流における実際のレベルの過熱量を測定するステップと、
前記所望レベルに実質的に対応する前記実際のレベルの過熱量を供給するよう、前記圧縮機と前記膨張器の少なくとも一方を操作するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮システムに関し、特に、蒸気圧縮システムの無負荷運転モードにおける性能の強化と吐出温度の低下を可能にするシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮システムは、空調用冷却などの用途に広く用いられており、当業者に周知の方法で冷媒を通過させて連続的に処理する、圧縮機、凝縮器、膨張器、及び蒸発器を含む。
【０００３】
バイパス回路を有する蒸気システムは、冷媒流の一部を圧縮機における圧縮工程中に、中間位置から圧縮機入口へ戻すよう方向付けるのに使用され得ることも又、知られている。これによって圧縮機の負荷が低減され、このことは非ピーク要求条件においては望ましい場合が多い。
【０００４】
負荷が解放されることにより、システムのより連続した、従って、より効果的な運転を提供することができるが、システムの効率をさらに改善する必要があり、そのような改善を提供することが本発明の第一の目的である。
【０００５】
本発明の別の目的は、圧縮機の最大運転範囲（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を拡大して有害なシステムの停止を防ぐとともに、圧縮機の信頼性を改善することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、前述の目的および利点は容易に達成される。
【０００７】
本発明によれば、主冷媒ラインによって直列に接続された、圧縮機、凝縮器、膨張器、及び蒸発器を含み、圧縮機は、吸入ポート、主吐出ポート及び中間吐出ポートを有し、主冷媒ラインは主吐出ポートと吸入ポートに連通する、主蒸気圧縮回路と、中間吐出ポート及び吸入ポートの間を連通させるバイパス回路と、主蒸気圧縮回路とバイパス回路からの複合流中の過熱量を検知するよう配置される過熱量検知装置を備えてなる蒸気圧縮システムが提供される。
【０００８】
さらに本発明によれば、複合流において過熱量を検知するステップと、その検知するステップに基づいて、圧縮機と膨張器の少なくとも一方を操作するステップを含む、蒸気圧縮システムを操作する方法が提供される。
【０００９】
本発明によれば、圧縮機の入口における蒸気の過熱を避けることが可能となるよう、主回路とバイパス回路の複合流において、圧縮機の吸入ポートに供給される過熱量を検出することを特徴とする。これによって、圧縮機及びシステム全体の運転の効率、及び／又は圧縮機に供給される過熱量の制御、システム全体の性能の強化が可能となるため、システムの最大運転範囲及び圧縮機の信頼性における改善を拡大することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、蒸気圧縮システムに関し、より詳細には、バイパス回路を有し、圧縮機に供給される過熱量の特定の制御を可能にする蒸気圧縮システムに関する。
【００１２】
図１を参照すると、圧縮機１２と凝縮器１４の間のライン２０、凝縮器と膨張器１６の間のライン２２、膨張器１６と蒸発器１８の間のライン２４、及び蒸発器１８と圧縮機１２の間のライン２６を含む冷媒ラインによって直列に接続された、圧縮機１２、凝縮器１４と、膨張器１６、蒸発器１８を有する蒸気圧縮システム１０が示されている。
【００１３】
この場合、圧縮機１２は、吸入ポート２８と、主吐出ポート３０と、中間吐出ポート３２を有する。図に示すように、主冷媒ライン２０は、主吐出ポート３０を通って圧縮機１２から出、また、主冷媒ライン２６は、吸入ポート２８を通って圧縮機１２に入る。
【００１４】
そのようなシステムは、当業者に周知の方法で操作されるため、その方法についてはここでは詳細に説明しない。
【００１５】
本発明によれば、中間ポート３２と、図示するように、ここではライン２６に沿って、蒸発器１８の上流かつ吸入ポート２８の下流に配置されるバイパスジャンクション３６の間を接続するバイパスライン３４を備える、バイパス回路が設けられる。
【００１６】
バイパス遮断弁３８も又、バイパス回路を通る流れを制御及び／又は実質的に遮断するためにバイパスライン３４に沿って配置される。
【００１７】
また当業者に周知なように、バイパス回路はバイパス遮断弁３８の開放によって作動し、部分的に圧縮された冷媒を、圧縮機１２から排除して吸入ポート２８中に導入することを可能にする。これは無負荷状態における動作であり、例えば、システムに対する要求が最大、即ちピーク未満の環境下では望ましい場合がしばしばある。
【００１８】
本発明によれば、バイパス回路が作動中の場合に、主冷媒回路とバイパス回路の両方からの複合流を運ぶ位置における冷媒蒸気の過熱量を測定するための手段が設けられるため、さらに有利である。
【００１９】
図１に示されるように、これは、バイパスジャンクション３６と吸入ポート２８の間に好ましく配置される過熱量検知装置４０を供給することによって達成される。装置４０は膨張器１６と動作上関連させることができるため、膨張器１６の動作を制御することができ、これにより、蒸発器１８を調整することが可能となり、例えば、ゼロに近い過熱量値を含む所望レベルの過熱量が圧縮機１２の吸入ポート２８に供給される。
【００２０】
機械式膨張器や電子式膨張器など、例えそれらの過熱制御が従来の限界を有するものであったとしても、いずれの膨張器でも本発明の目的に好適に用いられる。例えば、装置４０は、２つの例として、ＴＸＶの弁またはＥＸＶのセンサーであってよい。
【００２１】
本発明によれば、必要に応じてコントロールユニット４２を設けてもよい。コントロールユニット４２は、過熱量検知装置４０と動作上関連させて設けることにより、複合流における所望の過熱レベルに関する適切な情報を得ることができる。
【００２２】
蒸発器１８とバイパス回路からの流れが合流するバイパスジャンクション３６の下流における過熱量検知装置４０の位置により、バイパス弁３８が開いているとき、バイパス無負荷運転モードの間に圧縮機に入る吸気過熱を低減するのを可能にする。
【００２３】
本発明のシステムがなければ、過熱量は、通常、図１の破線１００で示される主回路とバイパス回路との合流点である蒸発器出口の上流において測定され、バイパス運転モードの間に、蒸気の追加及び不要な予熱が生じる場合がある。これは、蒸発器を出る比較的低温の蒸気流が、圧縮機の中間圧力ポートからの比較的高温のバイパス流と混合する際に生じる。
【００２４】
別の言い方をすれば、従来技術におけるバイパスジャンクション上流の検出値が本発明によるバイパスジャンクション下流の検出値と同じ値になるよう、過熱量が制御される場合、本発明における圧縮機に入る冷媒蒸気は、従来技術における圧縮機に入る蒸気の温度よりも低い温度となる。これは、圧縮機に入る過熱蒸気が、蒸発器の出口における過熱蒸気よりも温度が高いときに、主冷媒流が、高温のバイパス流との混合により付加的に予熱されるようになって生じる。そのため、本発明においては、過熱蒸気がバイパスジャンクションの下流で制御されるため、本発明の蒸気温度は、従来技術における蒸気温度よりも低い。さらに、本発明によれば、過熱量検知装置４０を設けたこと、またその位置によって、蒸発器から出る流れを二相流とすることができる場合が多く、蒸発器１８全体にわたり、より均一な温度分布を可能にできるため、蒸発器１８の動作をさらに拡張することができる。
【００２５】
圧縮機への吸気過熱量の低減は、システム全体の性能を強化し、かつ、圧縮機１２の吐出温度を所望の際に低下させるため、それにより、システムの最大運転範囲、即ち、圧縮機１２が作動可能な運転条件の範囲を拡大することができる。さらに、圧縮機内の温度が低いため、圧縮機効率及び信頼性が改善される。
【００２６】
本発明のシステム及び方法のさらなる利点とは、ほとんどの用途において、本システムを既存のシステムに組み込むに際して、ハードウエアの修正がほぼ、あるいは全く必要ないことであり、それにも関わらずシステム性能に望ましい利益を提供できることである。
【００２７】
本発明に従ってシステム及び方法を提供してきたが、それによってシステム性能が強化され、かつ、システムのバイパス無負荷運転モードにおいて圧縮機の吐出温度が低減されることは明らかである。システム効率、並びに圧縮機の信頼性もまた改善される。
【００２８】
さらに、システムのそのような修正及び過熱量検知装置の再配置により、従来の運転モードにおけるシステム性能上に何ら不利益はないことは留意すべきことである。
【００２９】
ここで記載および図示した例は、本発明を実施するための最良の形態を単に例示するものとみなされるものであり、本発明はそれらに限定されないものであり、また、それら例は、形態、寸法、部品の配置並びに操作の細部において変更可能である。本発明はむしろそのような変更全てを包含するよう意図されるものであり、いずれも特許請求の範囲に記載の要旨並びに範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明によるシステムを概略的に示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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2006525488.tif 000005
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