(57)【要約】本発明は、マイクロプロセッサ（６０）で制御されるソレノイド（７５）により作動される高温ガスバイパスシステム（７０、７２、７４）を使用して、装置の蒸発表面（４０）上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを作動するための装置および方法に関する。
2006516045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口とを具備する圧縮器と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパス手段であって、前記高温ガスバイパス手段の入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記高温ガスバイパス手段の出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、前記マニフォルドは入口と複数の出口を具備し、各出口は前記蒸発表面上の異なる場所において複数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、前記高温ガスバイパス手段はコントローラにも作動可能に結合された高温ガスバイパス手段と、
前記蒸発表面上の氷形成の開始を検出する一つまたは複数の手段であって、各手段は前記蒸発表面に作動可能に結合され、二つ以上ある場合は、各々は前記蒸発表面上の異なる場所と前記コントローラとに作動可能に結合された一つまたは複数の手段と、
前記蒸発表面上の氷形成を検出する各手段と前記高温ガスバイパス手段に作動可能に結合されたコントローラと、
冷蔵サイクルにおいて前記圧縮器から前記凝縮器、前記計量手段、前記蒸発器、そして前記圧縮器に戻るように循環する冷媒と、
を具備することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は一つまたは複数のレーザーを具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は一つまたは複数の霜検出器を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は前記装置の一つまたは複数の作業負荷温度感知サブアセンブリに結合された一つまたは複数の第１温度感知手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記蒸発表面に結合された一つまたは複数の第２温度感知手段を具備し、二つ以上の場合、各々は前記蒸発表面上の異なる場所と前記コントローラとに結合されることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は前記蒸発表面に結合された一つまたは複数の第３温度感知手段を具備し、二つ以上の場合、各々は前記蒸発表面上の異なる場所に結合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記計量手段は自動温度調整膨張弁を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記計量手段は自動温度調整膨張弁を具備することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記自動温度調整膨張弁は温度感知アセンブリを具備することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記温度感知アセンブリは、
内部材と外部材を具備する二重壁容器と、
前記内部材と前記外部材の間に配置された第１スペースと、
前記内部材で囲まれた第２内部スペースと、
前記外部材の第１端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された入口であって、前記蒸発器の出口に作動可能に結合された入口と、
前記外部材の第１端部に対向する第２端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された出口であって、前記圧縮器の入口に作動可能に結合された出口と、
前記第１スペースに配置され、前記外部材の第１端部近傍から前記外部材の第２端部近傍へ伸びるバッフルと、
前記内部スペースに配置され、前記自動温度調整膨張弁に作動可能に結合された温度感知バルブと、
前記内部スペースに同様に配置され、前記内部材と前記温度感知バルブと接触する熱的化合物と、
を具備することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記高温ガスバイパス手段は弁を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記弁はソレノイドを具備することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
各温度感知手段は独立して熱電対またはサーミスタを具備することを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記コントローラはマイクロプロセッサを具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口とを具備する圧縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパス手段であって、前記高温ガスバイパス手段の入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記高温ガスバイパス手段の出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、前記マニフォルドは入口と複数の出口を具備し、各出口は前記蒸発表面上の異なる場所において複数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、前記高温ガスバイパス手段はコントローラにも作動可能に結合された高温ガスバイパス手段を提供する工程と、
前記蒸発表面上の氷形成を検出する一つまたは複数の手段であって、そのような各手段は前記蒸発表面に作動可能に結合され、二つ以上の手段がある場合は、各々は前記蒸発表面上の異なる場所と前記コントローラとに結合された一つまたは複数の手段を提供する工程と、
前記蒸発表面に結合され、前記コントローラに作動可能に結合された一つまたは複数の温度感知手段を提供する工程と、
前記蒸発表面上の氷形成を検出する各手段と、各温度感知手段と、前記高温ガスバイパス手段とに作動可能に結合されたコントローラを提供する工程と、
冷蔵サイクルにおいて前記圧縮器から前記凝縮器、前記計量手段、前記蒸発器、そして前記圧縮器に戻るように循環する冷媒を提供する工程と、
を有してなり、
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段がそのような氷形成を検出すると、信号が前記コントローラに送られ、ここで、前記コントローラは開信号を前記高温ガスバイパス手段に送り、前記高温ガスバイパス手段は前記コントローラが、予め設定した値を超える前記温度感知手段からの信号を受信するまで開状態を維持し、受信時点で前記コントローラは前記高温ガスバイパス手段に閉信号を送ることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は一つまたは複数のレーザーを具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は一つまたは複数の霜検出器を具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記蒸発表面上の氷形成を検出する前記手段は、前記装置の一つまたは複数の作業負荷温度感知サブアセンブリに結合された一つまたは複数の第１温度感知手段を具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
各温度感知手段は熱電対またはサーミスタを具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記計量手段は自動温度調整膨張弁を具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記高温ガスバイパス手段は弁を具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記弁はソレノイドを具備することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記コントローラはマイクロプロセッサを具備することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口とを具備する圧縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパス手段であって、前記高温ガスバイパス手段の入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記高温ガスバイパス手段の出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、前記マニフォルドは入口と複数の出口を具備し、各出口は前記蒸発表面上の異なる場所において複数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、前記高温ガスバイパス手段はコントローラにも作動可能に結合された高温ガスバイパス手段を提供する工程と、
前記蒸発表面に結合された一つまたは複数の温度感知手段であって、二つ以上ある場合、各々は前記蒸発表面上の異なる場所に結合される一つまたは複数の温度感知手段を提供する工程と、
各温度感知手段と前記コントローラとに作動可能に結合されたコントローラを提供する工程と、
を有してなり、
各温度感知手段は前記蒸発表面のその場所における温度を計測し、その温度に対応する信号を前記コントローラに送り、前記信号が予め選択された第１設定点温度またはそれ以下の場合、前記コントローラは開信号を前記高温ガスバイパス手段に送り、前記高温ガスバイパス手段は前記コントローラが、予め選択された第２設定点温度を超える前記温度感知手段からの信号を受信するまで開状態を維持し、受信時点で前記コントローラは前記高温ガスバイパス手段に閉信号を送ることを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記計量手段は自動温度調整膨張弁を具備することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記自動温度調整膨張弁は温度感知アセンブリを更に具備することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記温度感知アセンブリは、
内部材と外部材を具備する二重壁容器と、
前記内部材と前記外部材の間に配置された第１スペースと、
前記内部材で囲まれた第２内部スペースと、
前記外部材の第１端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された入口であって、前記蒸発器の出口に作動可能に結合された入口と、
前記外部材の第１端部に対向する第２端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された出口であって、前記圧縮器の入口に作動可能に結合された出口と、
前記第１スペースに配置され、前記外部材の第１端部近傍から前記外部材の第２端部近傍へ伸びるバッフルと、
前記内部スペースに配置され、前記自動温度調整膨張弁に作動可能に結合された温度感知バルブと、
前記内部スペースに同様に配置され、前記内部材と前記温度感知バルブと接触する熱的化合物と、
を具備することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記高温ガスバイパス手段は弁を具備することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記弁はソレノイドを具備することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
各温度感知手段は独立して熱電対またはサーミスタを具備することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記コントローラはマイクロプロセッサを具備することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
入口と出口とを具備する圧縮器と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパスシステムであって、前記入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合された高温ガスバイパスシステムと、
冷蔵サイクルにおいて前記圧縮器から前記凝縮器、前記計量手段、前記蒸発器、そして前記圧縮器に戻るように循環する冷媒と、
前記高温ガスバイパスシステムに作動可能に結合されたコントローラと、
前記コントローラに作動可能に結合されたタイマと、
を具備することを特徴とする装置。
【請求項３３】
前記コントローラと作動可能に通信する一つまたは複数の氷検出手段を更に具備することを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記コントローラと作動可能に通信する少なくとも一つの温度感知手段を更に具備することを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記コントローラと作動可能に通信する少なくとも一つの温度感知手段を更に具備することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記マニフォルドは入口と複数の出口を具備し、各出口は前記蒸発表面上の異なる場所において複数の入口の異なる一つに作動可能に結合されたことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口とを具備する圧縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパスシステムであって、前記高温ガスバイパス手段の入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記高温ガスバイパス手段の出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合された高温ガスバイパスシステムを提供する工程と、
前記高温ガスバイパスシステムを起動可能なコントローラと、前記コントローラに信号を送ることが可能なタイマとを提供する工程と、
冷蔵サイクルにおいて前記圧縮器から前記凝縮器、前記計量手段、前記蒸発器、そして前記圧縮器に戻るように循環する冷媒を提供する工程と、
前記コントローラに信号を送ることが可能なタイマを提供する工程と、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記タイマに信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスシステムの起動と停止を交互に行わせる工程を更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
温度感知手段を提供する工程を更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記タイマに信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記ガスバイパスシステムを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記温度感知手段に信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記ガスバイパスシステムを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記温度感知手段に信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記ガスバイパスシステムを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記タイマに信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記ガスバイパスシステムを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
氷検出手段を提供する工程を更に含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
前記タイマに信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスシステムを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記氷検出手段に信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスシステムを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記氷検出手段に信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスシステムを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記タイマに信号を前記コントローラに送らせ、前記コントローラに前記ガスバイパスシステムを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口とを具備する圧縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する凝縮器であって、前記凝縮器の入口が前記圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口と出口とを具備する計量手段であって、前記計量手段の入口は前記凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口と、出口と、蒸発表面とを具備する蒸発器であって、前記蒸発器の入口は前記計量手段の出口に作動可能に結合され、前記蒸発器の出口は前記圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口と、出口と、開位置と、閉位置とを具備する高温ガスバイパスであって、前記高温ガスバイパスの入口は前記圧縮器の出口に作動可能に結合され、前記高温ガスバイパスの出口は前記蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、前記マニフォルドは入口と複数の出口を具備し、各出口は前記蒸発表面上の異なる場所において複数の入口の異なる一つに作動可能に結合された高温ガスバイパスを提供する工程と、
前記高温ガスバイパスに作動可能に結合されたコントローラを提供する工程と、
冷蔵サイクルにおいて前記圧縮器から前記凝縮器、前記計量手段、前記蒸発器、そして前記圧縮器に戻るように循環する冷媒を提供する工程と、
前記コントローラと通信を行う信号源を提供する工程と、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項５０】
前記信号源はタイマ手段と、温度感知手段と、氷検出手段とからなる群から選択された少なくとも一つの信号源を具備することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記信号源はタイマ手段と、温度感知手段と、氷検出手段とからなる群から選択された少なくとも二つの信号源を具備することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
少なくとも一つの信号源に前記コントローラに信号を送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも一つの信号源に前記コントローラに信号を送らせ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
タイマ手段と、温度感知手段と、氷検出手段とを含む群から選択された少なくとも一つの信号源からの信号を前記コントローラにより受信させ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスを起動させる工程を更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
タイマ手段と、温度感知手段と、氷検出手段とを含む群から選択された少なくとも一つの信号源からの信号を前記コントローラにより受信させ、前記コントローラに前記高温ガスバイパスを停止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵サイクルにおいて作動する装置の蒸発器上の氷形成を防止する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵サイクルには多くの用途がある。もちろんその一つは冷蔵であり、肉、生鮮果物、生鮮品などの食料品の腐敗を防ぐために氷点または氷点下に、閉所内の周囲空気を冷蔵することである。別の用途は建築物の空調である。更に冷蔵サイクルの用途は湿った空気からの水分の除去である。その目的は家庭内の除湿器、産業レベルの果物及び野菜乾燥機などの場合と同様に、単に空気の乾燥であってよい。また、その目的は個人の家庭内用、キャンプ用、公共水保存用の飲料水生成であってもよいし、地震、洪水、火事、及び他の自然災害、または戦争などの人的災害などの緊急事態において、通常の水の供給が危険に晒された場合のためであってもよい。いかなる場合においても、採用される装置および方法は本質的には同じであり、それを図１に示す。
【０００３】
図１において、圧縮器１はアンモニア、二酸化硫黄、フレオン（Ｆｒｅｏｎ）(登録商標）などの冷媒ガスを受け取りそれを圧縮する、つまりその圧力を高める。圧縮されると、ガスの温度は上昇して高温高圧になる。高温高圧ガスは、循環する周囲空気と接触する広い表面積を有する熱交換器から構成される凝縮器２により受け取られる。高温高圧ガスはその熱量の一部を循環空気に与え、その結果、依然として暖かいが、凝縮器に入る高温ガスよりは低温の液体に凝縮する。暖かい高圧ガスは、単純な孔、毛細管、または自動温度調整膨張弁である計量装置３まで進み、液体は更に膨張されて更に冷却される。低温液体は蒸発器４まで進む。蒸発器４は凝縮器と同様に、水分を含む空気がその上を循環可能な広い表面積で構成される。蒸発器は図１に示すように単に、ある長さのチューブをそれ自身の上に蛇行して折りたたまれたものであってよい。または、チューブは、限られた空間の体積の中にたたみ込まれるときは、より広い表面積を提供するために平坦化してもよい。チューブはより広い面積を提供するために取り付けられた羽を有していてもよい。蒸発器はまた、自動車のラジエータのような内部接続された空洞コアのハニカムであってもよい。この技術分野においては、これらの蒸発器及び他の多くの蒸発器のデザインはよく知られている。いかなる場合においても、蒸発器４を通過する低温液体は、蒸発器の外面と接触する空気から熱を吸収し、気化熱と呼ばれる十分な熱エネルギーが吸収されると、吸収された熱は気化工程に使用されて、蒸発器に入る低温液体と略同じ温度の気体に変換される。装置が除湿器として使用されるときは、計量装置３の作動パラメータは、蒸発器４を循環する低温低圧液体の温度が、蒸発器の外面と接触する空気の露点未満となるようにする。露点とは、空気中の水蒸気が凝縮する温度である。このように、低温液体は蒸発器を循環し、蒸発器の表面を介して周囲の空気から熱を吸収して気化するので、蒸発器と接触する水分を含む空気は、その露点未満に冷却される。空気中の水蒸気は蒸発器上で凝縮し、システムから流出する。低温ガスは圧縮器に戻り別のサイクルを開始する。システムにおいて凝縮器と計量装置の間に、計量装置により要求されるまでの間、暖かい高圧冷媒液を格納する受液器が配置されることもある。
【０００４】
図１に示す装置の目的が単に空気を冷却及び／または乾燥することだけの場合は、蒸発器上に凝縮する水は単に流出してもかまわない。その目的が飲料水の収集である場合は、貯水器が蒸発器の下部に配置される。この際、水が飲料水として使用できる状態で得られ、収集後も飲料可能であるように注意する必要がある。これは、水分を含む空気または凝縮水と接触する蒸発器、貯水器、及び装置の他の部品を、非汚染材料を使用して製造するか、または汚染の可能性のある材料を非汚染材質でコーティングまたは覆うことで達成される。そのような材料の例としては、ステンレス鋼、ガラス、広範囲に及ぶＰＶＣ、テフロン(登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）などのポリマ材料などがある。収集した水が飲料可能であることを確実にするためには、紫外線を水に照射したり、オゾンを水に通したり、沃素や他の化学的殺菌剤などを添加することがしばしば行われる。
【０００５】
上記の装置は約華氏５５度超の周囲空気温度においてはかなり順調に作動する。しかし、冷蔵装置、果物及び野菜製品乾燥室、及び肉貯蔵室の中などのように空気の温度が約華氏５５度未満になる場合や、飲料水が必要とされ、夜や冬などのように周囲温度が約華氏５５度未満である場合には問題が生じる。つまり、約華氏５５度またはそれ以下である水蒸気が図１の装置の蒸発器表面に凝縮すると、一般的に使用される冷媒の熱力学的特徴とそのような装置の通常作動モードのため、蒸発器表面は通常、実質的に華氏３２度未満の温度となるため、凝縮水はさらに冷却されるという問題がある。華氏３２度またはそれ以下になると、凝縮液は凍結し、蒸発器上に氷を形成する。約華氏５５度未満の周囲空気温度では、蒸発器の表面上の水と接触する空気はこの凍結条件に抗するための十分な追加熱を供給できない。その結果、氷が蒸発器表面に形成されて分離装置のように機能し、水分を含む空気から蒸発器表面を分断して装置の作動に干渉するようになる。これが起こったときの通常の対処方法は、氷が解けるまで圧縮器の電源を落として装置を止めることである。その結果として、図１の装置は約華氏５５度未満の周囲空気の温度では極端に非効率ということになる。
【０００６】
蒸発器に氷が形成されることを避けるために採用される一つのアプローチは、単により高温の冷媒温度で装置を起動することである。しかし、これは装置の冷却能力に限度を与えてしまう。更に、目的が周囲の空気から水を除去することであるときは、空気は低温であればそれだけ含むことができる水分が少なくなるので、装置をできるだけ低温で起動させ、空気をできるだけ氷点に近づかせるように冷却することが望ましい。このように、装置をより高温な冷媒温度で起動することは、空気中に水を残すことになるので非効率となる。
【０００７】
機械が休止することによる非効率を削減するために採用されるアプローチは複数の装置を使用して、一つの装置の蒸発器に氷が形成された場合は使用を交替して、その装置を止めて他の装置を起動する。しかしこのアプローチは、広い空間を必要とすることはいうまでもなく、費用も高くつく解決法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
必要とされるのは、特に約華氏５５度未満の温度で蒸発器に氷が形成されることなく冷蔵サイクルを実行する装置および方法である。本発明はそのような装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、蒸発器に氷が形成されることを避けながら冷凍サイクルの作動を可能にする装置を含み、それに限定されるわけではないが、空調器、除湿器、製水器、商用及び消費者用冷蔵庫と冷凍庫を含む。装置は入口と出口を具備する圧縮器と、入口及び出口を具備する凝縮器であって、凝縮器の入口が圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器と、入口及び出口を具備する計量手段であって、計量手段の入口は凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段と、入口、出口及び蒸発表面を具備する蒸発器であって、蒸発器の入口は計量手段の出口に作動可能に結合され、蒸発器の出口は圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器と、入口、出口、開位置及び閉位置を具備する高温ガスバイパス手段であって、高温ガスバイパス手段の入口は圧縮器の出口に作動可能に結合され、高温ガスバイパス手段の出口は蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、マニフォルドは入口と多数の出口を具備し、各出口は蒸発表面上の異なる位置の多数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、それ自身もコントローラに作動可能に結合されている高温ガスバイパス手段と、高温ガスバイパス手段を起動するコントローラと、冷凍サイクルにおいて圧縮器から凝縮器、計量手段、蒸発器、そして圧縮器に戻るように循環する冷媒を具備する。コントローラは信号に応答して高温ガスバイパス手段を起動する。信号は、それに限定されるわけではないが、タイマ、温度センサまたは温度感知手段、または氷の形成を検出可能な装置の一つまたは複数を含むいかなる可能な数の装置からのものであってよい。タイマを含む実施形態においては、タイマはコントローラに組み込まれていてよい。蒸発表面上の氷形成の開始を検出する一つまたは複数の手段を含む実施形態においては、各手段は蒸発表面に作動可能に結合され、二つ以上ある場合は、各々は蒸発表面上の異なる場所とコントローラとに作動可能に結合される。氷の形成を検出する手段は氷の形成を検出する光学的手段を含んでもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様において、蒸発表面の氷形成を検出する手段は一つまたは複数のレーザーを具備する。
【００１１】
本発明の一つの態様において、蒸発表面の氷形成を検出する手段は一つまたは複数の検出器を具備する。
【００１２】
本発明の一つの態様において、蒸発表面の氷形成を検出する手段は、装置の一つまたは複数の作業負荷温度感知サブアセンブリに結合された一つまたは複数の第１温度感知手段を具備する。
【００１３】
本発明の一つの態様は、蒸発表面に結合された一つまたは複数の第２温度感知手段を更に具備する上記装置のいずれかであり、二つ以上ある場合は、各々は蒸発表面上の異なる場所とコントローラとに作動可能に結合される。
【００１４】
本発明の一つの態様は、蒸発表面の氷形成を検出する手段が蒸発表面に結合された一つまたは複数の第３温度感知手段を具備する上記の装置であって、二つ以上ある場合は、各々は蒸発表面上の異なる場所に結合される。
【００１５】
計量手段は上記装置のいずれか一つにおいて、自動温度調整膨張弁を具備する。
【００１６】
本発明の別の態様において、第３温度感知手段を具備する装置では、温度自動調整膨張弁は更に温度感知アセンブリを具備する。
【００１７】
本発明の一つの態様において、温度感知アセンブリは、
内部材と外部材を具備する二重壁容器と、
内部材と外部材の間に配置された第１スペースと、
内部材で囲まれた第２内部スペースと、
外部材の第１端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された入口であって、蒸発器の出口に作動可能に結合された入口と、
外部材の第１端部に対向する第２端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された出口であって、圧縮器の入口に作動可能に結合された出口と、
第１スペースに配置され、外部材の第１端部近傍から外部材の第２端部近傍へ延伸するバッフルと、
内部スペースに配置され、自動温度調整膨張弁に作動可能に結合された温度感知バルブと、
同じく内部スペースに配置され、内部材と温度感知バルブと接触する熱的化合物と
を具備する。
【００１８】
本発明の一つの態様において、上記装置のいずれかでは、高温ガスバイパス手段は弁を具備する。
【００１９】
本発明の一つの態様において、弁はソレノイドを具備する。
【００２０】
本発明の一つの態様は上記装置のいずれかにおいて、各温度感知手段は独立して熱電対またはサーミスタを具備する。
【００２１】
本発明の一つの態様において、上記装置のいずれかでは、コントローラはマイクロプロセッサを具備する。
【００２２】
本発明の一つの態様は、蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口を具備する圧縮器を提供する工程と、
入口及び出口を具備する凝縮器であって、凝縮器の入口が圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口及び出口を具備する計量手段であって、計量手段の入口は凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口、出口及び蒸発表面を具備する蒸発器であって、蒸発器の入口は計量手段の出口に作動可能に結合され、蒸発器の出口は圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口、出口、開位置及び閉位置を具備する高温ガスバイパス手段であって、高温ガスバイパス手段の入口は圧縮器の出口に作動可能に結合され、高温ガスバイパス手段の出口は蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、マニフォルドは入口と多数の出口を具備し、各出口は蒸発表面上の異なる場所の多数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、それ自身もコントローラに作動可能に結合されている高温ガスバイパス手段を提供する工程と、
蒸発表面上の氷形成を検出する一つまたは複数の手段であって、各手段は作動可能に蒸発表面に結合され、二つ以上の手段があるとき各々は、蒸発表面上の異なる場所とコントローラとに結合される一つまたは複数の手段を提供する工程と、
蒸発表面に結合され、コントローラに作動可能に結合される一つまたは複数の温度感知手段を提供する工程と、
蒸発表面上の氷形成を検出する各手段と、各温度感知手段と、高温ガスバイパス手段とに作動可能に結合されるコントローラを提供する工程と、
冷蔵サイクルにおいて圧縮器から凝縮器、計量手段、蒸発器、そして圧縮器に戻るように循環する冷媒を提供する工程と
を含み、
蒸発表面上の氷形成を検出する手段がそのような氷形成を検出したときは、信号がコントローラに送られ、コントローラは高温ガスバイパス手段に開信号に送り、高温ガスバイパス手段はコントローラが所定の値より高い温度感知手段からの信号を受信するまで開状態を維持し、受信時点でコントローラは高温ガスバイパス手段に閉信号を送る方法。
【００２３】
本発明の一つの態様において、上記方法では、蒸発表面上の氷形成を検出する手段は一つまたは複数のレーザーを具備する。
【００２４】
本発明の別の態様において、上記方法では、蒸発表面上の氷形成を検出する手段は一つまたは複数の霜検出器を具備する。
【００２５】
本発明の更に別の態様において、上記方法では、蒸発表面上の氷形成を検出する手段は、装置の一つまたは複数の作業負荷温度感知サブアセンブリに結合された一つまたは複数の第１温度感知手段を具備する。
【００２６】
本発明の一つの態様において、上記方法では、各温度感知手段は熱電対またはサーミスタを具備する。
【００２７】
本発明の一つの態様において、上記方法では、計量手段は自動温度調整膨張弁を具備する。
【００２８】
本発明の一つの態様において、上記方法では、高温ガスバイパス手段は弁を具備する。
【００２９】
本発明の一つの態様において、上記方法では、弁はソレノイドを具備する。
【００３０】
本発明の一つの態様において、上記方法では、コントローラはマイクロプロセッサを具備する。
【００３１】
本発明の一つの態様は、蒸発表面上に氷を形成することなく冷蔵サイクルを実行する方法であって、
入口と出口を具備する圧縮器を提供する工程と、
入口及び出口を具備する凝縮器であって、凝縮器の入口が圧縮器の出口に作動可能に結合された凝縮器を提供する工程と、
入口及び出口を具備する計量手段であって、計量手段の入口は凝縮器の出口に作動可能に結合された計量手段を提供する工程と、
入口、出口及び蒸発表面を具備する蒸発器であって、蒸発器の入口は計量手段の出口に作動可能に結合され、蒸発器の出口は圧縮器の入口に作動可能に結合された蒸発器を提供する工程と、
入口、出口、開位置及び閉位置を具備する高温ガスバイパス手段であって、高温ガスバイパス手段の入口は圧縮器の出口に作動可能に結合され、高温ガスバイパス手段の出口は蒸発器の入口またはマニフォルドの入口に作動可能に結合され、マニフォルドは入口と多数の出口を具備し、各出口は蒸発表面上の異なる場所の多数の入口の異なる一つに作動可能に結合されており、それ自身もコントローラに作動可能に結合されている高温ガスバイパス手段を提供する工程と、
蒸発表面に結合された一つまたは複数の温度感知手段であって、二つ以上あるとき各々は、蒸発表面の異なる場所に結合される一つまたは複数の温度感知手段を提供する工程と、
各温度感知手段とコントローラに作動可能に結合されるコントローラを提供する工程と
を含み、
各温度感知手段は蒸発表面のその位置の温度を計測し、コントローラにその温度に対応する信号を送り、信号が予め選択された第１設定点温度またはそれ以下のときは、コントローラは開信号を高温ガスバイパス手段に送り、高温ガスバイパス手段は、コントローラが予め選択された第２設定点温度より高い温度感知手段からの信号を受信するまで開状態を維持し、受信時点でコントローラは高温ガスバイパスに閉信号を送る方法。
【００３２】
本発明の一つの態様において、上記方法では、計量手段は自動温度調整膨張弁を具備する。
【００３３】
上記方法おいて、自動温度調整膨張弁は更に温度感知アセンブリを具備する。
【００３４】
本発明の別の態様において、温度感知アセンブリは、
内部材と外部材を具備する二重壁容器と、
内部材と外部材の間に配置された第１スペースと、
内部材で囲まれた第２内部スペースと、
外部材の第１端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された入口であって、蒸発器の出口に作動可能に結合された入口と、
外部材の第１端部に対向する第２端部の近傍、その中、及びそこを通して配置された出口であって、圧縮器の入口に作動可能に結合された出口と、
第１スペースに配置され、外部材の第１端部近傍から外部材の第２端部近傍へ延伸するバッフルと、
内部スペースに配置され、自動温度調整膨張弁に作動可能に結合された温度感知バルブと、
同じく内部スペースに配置され、内部材と温度感知バルブと接触する熱的化合物と
を具備する。
【００３５】
本発明の一つの態様において、上記方法では、高温ガスバイパス手段は弁を具備する。本発明の一つの態様において、上記方法では、弁はソレノイドを具備する。本発明の一つの態様において、上記方法では、各温度感知手段は独立して熱伝対またはサーミスタを具備し、本発明の一つの態様において、上記方法では、コントローラはマイクロプロセッサを具備してよい。
【００３６】
本発明の一つの態様において、本方法は更にコントローラと通信を行う信号源を提供することを含む。信号源は一つまたは複数のタイマ、温度感知手段、及び／または氷検出手段を含んでよい。本方法が少なくとも二つの信号源を含む実施形態もある。一つだけの信号源を有する実施形態において、信号源は高温ガスバイパス手段を交互に起動、停止するために使用されてよい。例えば、タイマを含む実施形態では、高温ガスバイパス手段を起動、停止するためにコントローラに交互に信号を送るためにタイマを使用してよい。二つ以上の信号源を含む本発明の方法では、各信号源はコントローラの起動を任されてよい。例えば、本発明の一つの方法は、一つまたは複数のタイマ、温度感知手段、及び氷検出手段からの信号をコントローラに受信させ、コントローラに高温ガスバイパスを起動させる手順を含んでもよい。更に、一つまたは複数のタイマ手段、温度感知手段、及び／または氷検出手段からの信号をコントローラに受信させ、コントローラに高温ガスバイパスを停止させる手順を含んでもよい。一つの信号源は、コントローラに高温ガスバイパス手段の起動のみを任され、他の信号源はコントローラに高温ガスバイパス手段の停止のみを任される実施形態もある。本発明の他の実施形態においては、信号源がどちらかの目的のために使用されてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図は、本発明の理解のためにのみ提供されるものであって、いかなる意味においても本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【００３８】
定義
ここで使用されるタイマまたはタイマ手段は、事象を計時するためのいかなる既知の装置または方法をも意味し、それに限定されるわけではないが、コントローラとして使用されるマイクロプロセッサにおけるタイミング回路のような、コントローラに組み込まれたタイミング回路を含む。
【００３９】
ここで使用されるように、「冷媒」または「冷媒ガス」は、その液体形状において水の沸点より低い沸点を有する流体を意味する。冷媒の例としては、それに限定されるわけではないが、アンモニア、二酸化硫黄、フレオン（Ｆｒｅｏｎ）(登録商標）などがある。
【００４０】
ここで使用されるように、「圧縮器」は、液体とガスを含む流体を加圧可能ないかなる装置をも意味する。本発明においては、圧縮器は特にガスを加圧可能である。そのような装置はこの技術において数多く知られており、そのいずれもが本発明の範囲内に包含される。
【００４１】
ここで使用されるように、「凝縮器」は、圧縮器からの圧縮または加圧ガスを受け取ることができ、圧縮器により形成された圧力を実質的に維持しながら、圧縮ガスから熱エネルギーを開放してガスを液体に変換可能ないかなる装置をも意味する。そのような装置もまたこの技術においてよく知られており、そのいずれもが本発明の範囲内に包含される。
【００４２】
ここで使用されるように、「計量手段」または「計量装置」は共に、第１圧力の液体をその入口で受け取り、その出口で第２の、つまり減圧された圧力の液体を放出することが可能ないかなる装置をも意味する。そのような装置としては、それに限定されるわけではないが、単純な孔、浮揚ピストンを含む孔、流体絞り弁、毛細管、自動温度調整膨張弁（ＴＸＶ）がある。これらと他のそのような装置もこの技術ではよく知られており、これらすべてが本発明の範囲内に包含される。
【００４３】
ここで使用されるように、「蒸発器」または「蒸発器アセンブリ」は共に、ここでは「蒸発表面」と呼ばれる広い外面積を有し、その上を水蒸気を含む空気が循環することによって、蒸発器内の液体の温度がその上を流れる空気の露点未満のときは空気中の水蒸気が蒸発器の外面に凝縮して、重力によりそこから流れ落ち、同時に蒸発器内の気体がガスに気化するようないかなる装置をも意味する。
【００４４】
ここで使用されるように、「高温ガスバイパス」、「高温ガスバイパス手段」、または「高温ガスバイパス装置」はすべて、高温流体を第１場所から低温流体が存在する第２場所へ制御しながら送ることができ、第２地点において二つの流体が混ざり、一方では、同様に第１場所と第２場所を接続する、異なる経路に配置された他の装置をバイパスする装置を意味する。「流体」はガスまたは液体を意味する。高温ガスバイパスに関して、「開信号」は、高温ガスバイパスにより受信されたときに、高温ガスバイパスを開き、高温流体を流して低温流体と混ざるようにする信号を意味する。逆に「閉信号」は、高温ガスバイパスにより受信されたときに、高温ガスバイパスを閉じ、それにより高温ガスの流れが低温液体と混ざることを停止する信号を意味する。
【００４５】
「制御しながら送る」とは、装置が、高温及び低温流体の混合の結果である流体の選択された温度を維持するために必要な量だけの高温流体が低温流体に送られ、および低温流体と混ざるように開閉可能であることを意味する。
【００４６】
ここで使用されるように、「冷蔵サイクル」とはよく知られた熱力学サイクルを意味し、高温高圧ガスへのガス圧縮、高温高圧ガスの、外部への熱エネルギーの開放を伴う暖かい高圧ガスへの凝縮、暖かい高圧ガスの、低温低圧液体を供給するための膨張を可能にする装置を通しての計量、低温低圧液体の、外部からの熱エネルギーの吸収を伴う低温低圧ガスへの気化、そしてサイクルを再び開始するための低温低圧ガスの再圧縮からなる。ある意味では、冷蔵サイクルは冷却手段とも考えられる。しかし、蒸発器の外部と接触する空気が水蒸気を含み、蒸発器内の低温液体の温度が空気の露点未満の場合、水が蒸発器の外部において凝縮し、結果として水蒸気を空気から除去することになる。このように、冷蔵サイクルは冷却手段と共に、水分除去手段とも考えられる。「高温」、「暖かい」、「低温」という用語に関して、ここにおける装置で使用される冷媒液体／ガスに言及するときは、これらの用語は厳密に比較の意味で使用され、「高温」は「暖かい」よりも高い温度であり、「暖かい」は「低温」よりも高い温度であることを認識されるべきである。本発明の装置及び方法の理解または作動に対して、絶対温度または絶対温度範囲を使用して記述することは、これらの用語が、使用される冷媒、圧縮器内の冷媒の加圧レベル、液体を得るために凝縮器内の高温高圧ガスから除去するべき熱量などに依存し、これら用語の各々は、標準的な熱力学原理を使用すれば、当業者には容易に決定され得るので、それを明示する場合以外は必要ない。
【００４７】
ここで使用されるように、「温度感知手段」は、特別な場所での温度を計測可能で、それに限定されるわけではないが、温度計、熱電対、サーミスタなどを含む装置を意味する。
【００４８】
ここで使用されるように、「コントローラ」は、受信信号に基づく事象を引き起こすことが可能な装置を意味する。例えば、一つまたは複数のタイマ、温度感知手段、または氷検出手段からの適切な信号を受信するとコントローラは、高温ガスバイパスを開閉し、それによって高温ガスと低温液体の混合を可能または禁止することができる。コントローラは、機械的、電気的、または光学的構成要素の組合せを含んでもよい。本発明の現在の好ましい実施形態においては、コントローラはマイクロプロセッサを含む。コントローラが信号源を組み込む実施形態もある。例えば、コントローラは組み込まれたタイマ付きのマイクロプロセッサであってもよい。
【００４９】
「自動温度調整膨張弁」または「ＴＸＶ」は、冷蔵技術装置においてよく知られており、そのようなシステムの凝縮器からの暖かい高圧液体の膨張を引き起こし、低温低圧液体にする冷蔵システムにおいて一般的に使用される装置を意味する。
【００５０】
ここで使用されるように、「温度感知ガスバルブ」は、冷蔵技術装置においてよく知られており、ある時間においてＴＸＶ内で膨張させる暖かい高圧液体の量を制御する装置を意味する。
【００５１】
ここで使用されるように、「温度感知アセンブリ」は、他の個所において記述したように、二重壁容器と熱的化合物とが組み合わされた温度感知ガスバルブを意味する。
【００５２】
「熱的化合物」は、熱伝導性物質を意味し、物質のある体積の一つの領域で検出された温度を迅速かつ正確に物質のある体積の他の領域へ伝えることができる。
【００５３】
ここで使用されるように、「二重壁容器」は、内壁、外壁、及びその間のスペースを有する容器を意味する。二重壁容器の例としては、それに限定されるわけではないが、一般的なサーモス（Ｔｈｅｒｍｏｓ）(登録商標）がある。実際、ここでの開示に基づいて、当業者には明確な方法で修正したサーモス（Ｔｈｅｒｍｏｓ）(登録商標）は、本発明の「二重壁容器」を具備する。
【００５４】
ここで使用されるように、部材で「囲まれた」スペースは、単に容器内の、それに限定されるわけではないが、缶、コップ、サーモス（Ｔｈｅｒｍｏｓ）(登録商標）、またはボトルなどの容器内の体積を意味し、その体積は缶、コップ、Ｔｈｅｒｍｏｓ(登録商標）、またはボトルの内面により唯一的に決定され限定される。
【００５５】
ここで使用されるように、「バッフル」は、導管内の流体の流路に設置される部分的障害物を意味し、流体が流れ続けるには、バッフルが設置された領域を通しての流体の有効流路長が、バッフルが存在しない場合よりも長くなるように流体は部分的障害物をうまく通り抜けなければならず、これによって導管におけるその部分に流体が存在する時間が延長される。
【００５６】
ここで使用されるように、「高温ガスバイパス弁」は、その開閉によって導管を通しての流体の流れを可能または禁止するように導管内に設置可能な、いかなる種類の弁をも意味する。高温ガスバイパス弁の例としては、それに限定されるわけではないが、ニードル弁、ストップコック弁、内部ピストンソレノイド弁、及びゼロ差分ソレノイド弁がある。
【００５７】
「ソレノイド」は、よく知られた制御装置を意味し、電磁力を使用してプランジャを移動し、その移動により他の装置またはソレノイドを含む装置の他の部分の起動、停止、開閉などを引き起こす。
【００５８】
オゾンは酸素の三原子状態であり、Ｏ３のことである。
【００５９】
「オゾン生成器」は、酸素からオゾンを生成する装置を意味する。オゾン生成器の一般的な種類は、コロナ放電生成器、シリンドリカル誘電体生成器、静電生成器、及びシーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）型生成器である。これらのオゾン生成器のいずれも本発明の装置と共に使用可能である。しかし、本発明の現在の好ましい実施形態においては、静電オゾン生成器が使用されている。
【００６０】
「フリットガラス」は、それに限定されるわけではないが、ディスク、固体ガラス管、マットなどの比較的強固なガラスを形成する温度において共に溶融され、孔のサイズに依存する泡のサイズでガスがそこを通じて分散するのに十分なほど多孔性であるガラスのビーズまたはファイバを意味する。ここで使用されるように、「フリットガラス分散装置」は、蒸発器下部の水収集貯水器に設置される装置であり、オゾン生成器に接続されて生成器からのオゾンがそこを流れ、小さな泡となって収集貯水器内の水の中に分散される。
【００６１】
「熱電対」は、二種類の異なる金属から構成される装置であり、その二つの金属は両者の接点間に生成される電位差が接点間の温度差の測定値となるように接合される。
【００６２】
「露点」は、飽和に達するために、空気が圧力及び空気の含有水分量が一定の状態で冷却されなければならない温度のことである。飽和状態とは、空気がある温度及び圧力において水蒸気を液体に凝縮することなく最大可能水蒸気量を保有している状態である。露点未満の温度では、空気中の水蒸気は液体として凝結する。
【００６３】
「マイクロプロセッサ」は、コンピュータプログラムからの命令を解釈して実行するために必要な演算、論理、及び制御回路を含む集積回路を意味する。
【００６４】
ここで使用されるように、「約」という用語は、与えられた値の±５％を意味する。
【００６５】
説明
従来技術の標準冷蔵サイクル装置の概略を示す図１は、背景技術のところで記述した。
【００６６】
本発明は、蒸発表面上に氷を形成することを避けながら冷蔵サイクルで作動する装置に関する。装置は実質的にいかなる温度においても氷を形成することなく作動するが、低い周囲温度、つまり約華氏５５度未満の温度及び氷点または氷点下の温度（華氏３２度未満）においては特に有用である。氷の形成が特に問題になり、ここにおける装置が非常に有用となるのは、より低い周囲温度の場合である。「周囲空気温度」は、装置が設置される環境の外部及び内部の大気の温度を意味する。
【００６７】
本発明の現在の好ましい実施形態は、いかなる温度から最高約華氏５５度までの周囲空気温度における蒸発器上の氷形成を避けるための装置である。
【００６８】
上記を達成するために、本発明の装置は、圧縮器の出力、つまり高温高圧ガスが計量手段の出力、つまり低温低圧液体と、制御された方法で、計量手段の出力部近傍の場所において混合することを可能にする高温ガスバイパスを具備する。有用な計量手段の例としては、単純な孔、浮揚ピストン付きの孔、毛細管、または自動温度調整膨張弁（ＴＸＶ）がある。高温ガスバイパスはコントローラと通信する。コントローラもまた一つまたは複数のタイマ、氷検出器、または温度センサなどの信号源と通信する。温度センサを使用する実施形態においては、蒸発器の入口近傍または蒸発表面の種々の場所に配置されるセンサもある。温度センサは、蒸発器の入口近傍に設置された場合は、蒸発器に入る低圧液体の温度を測定し、またはセンサが表面のいずれかに設置された場合は、蒸発表面の温度を測定し、その温度に対応する信号をコントローラに提供する。本実施形態においては、コントローラは低温度設定点と高温度設定点を具備する。温度センサが、低温度設定点あるいはそれ以下の温度信号をコントローラに送ったときは、コントローラは高温ガスバイパスを開かせ、圧縮器の出口からの高温ガスが蒸発器に入る低温液体と混合することを可能にし、それを暖める。暖かい液体は、気化するのにより少ない熱エネルギーを必要とするので、蒸発表面上を流れる空気から、またはその上に凝縮する水から大量の熱を吸収することはしない。このように、蒸発表面上の水は氷点にまで冷却されることはなく、氷は形成されない。温度センサが、高温度設定点またはそれより高い信号をコントローラへ送るときは、コントローラは高温ガスバイパスを閉じさせる。このようにして、高温ガスバイパスは、蒸発器を流れる液体の温度の制御を、華氏１度の小数レベルの精度で行うことができ、従って、蒸発器の表面とその表面上に凝縮する水も同じ精度で制御できる。蒸発表面上の水の温度は、氷の形成がない氷点よりわずかに高い温度に維持され、蒸発表面と接触する周囲の空気からでき得る限り最大の水を抽出し、蒸発器に氷が形成されることにより装置が休止することを避けるという二つの意味で最大の効率が得られる。
【００６９】
本発明の高温ガスバイパスは単独の入口と単独の出口を有するユニットを具備してもよく、その場合、出口は通常、計量手段の出口に作動可能に結合される（または蒸発器の入口、つまり実際的には計量手段の出口となる。これは図１から分かるように、計量手段の出口は蒸発器の入口に結合されているからである）。しかし、高温ガスバイパスが圧縮器の出口に結合される一つの入口と、蒸発表面上の種々の点において入口に結合される複数の出口を有するマニフォルドを具備するということは、本発明の範囲内に包含される。そのような構成は、同じように蒸発表面上の種々の点に設置される複数の氷形成センサと連係して、一般的にかつ最も有利に使用される。高温ガスバイパスマニフォルドからの入口は、いかなる望みの距離のセンサからの上流地点、つまり、システムにおける冷媒の流れの方向に対向するように設置できる。センサが氷の局部的形成を感知すると信号をコントローラに送り、コントローラはマニフォルドに信号を送り、マニフォルドは、それに限定されるわけではないが、そのセンサの上流にあるソレノイドで作動する弁を開く。このようにして、蒸発表面の温度の、精度がよい局部制御が可能になる。この後者の装置と手順は、非常に大きな蒸発表面が使用される場合、特に有用である。
【００７０】
本発明の上記の装置は、本発明の目的を達成する、つまり、上記の装置は蒸発器の氷形成を実質的にいかなる温度においても回避しながら冷蔵サイクルで作動するが、極端な条件、つまり周囲空気温度が華氏５５度未満、さらに華氏３２度未満の場合に特に効果的である。また、非常に長い期間における連続運転においても特に有用である。しかし、約華氏５５度超の温度においては、本発明の装置は計量手段として、温度感知バルブアセンブリにより制御される熱膨張弁（ＴＸＶ）を具備してよい。ＴＸＶもまた蒸発器に入る液体の温度を制御するが、それは任意の時間において蒸発器に到達する液体の量を制御することによるもので、蒸発器に入る液体の流れに高温ガスを注入することによってではない。このように、より極端でない条件において、つまり約華氏５５度超の温度において、ＴＸＶは蒸発器に入る液体温度の制御の程度を少し追加することにより、高温ガスバイパス上の作業負荷のいくらかを減少することができる。ＴＸＶは、それを制御する温度感知バルブと同様に、この技術ではよく知られている。しかし、ここで記述した、本発明の装置最高のＴＸＶ制御精度の程度を提供する、つまり蒸発表面の氷形成がない装置の作動を可能にする温度感知アセンブリは斬新である。
【００７１】
温度感知アセンブリは、標準温度感知バルブがその中に設置された熱井戸を具備し、熱井戸は蒸発器の出口から出て行くガスの温度における小さな変化を迅速に温度感知バルブに送信し、それによって温度感知バルブはＴＸＶの作動を精度よく制御できる。これを達成するために、熱井戸はバッフルが設置された環状空間を有し、液体媒体は蒸発器に入る前にその空間を通過する。バッフルによって環状空間における液体媒体の滞在時間が増大し、液体媒体における温度変化は確実に熱井戸に送信されることになる。温度感知バルブと熱井戸壁の間の空間は良熱伝導性物質により充填され、その良熱伝導性物質は冷媒液体温度における変化を熱井戸壁から温度感知バルブへ効率的かつ迅速に送信する。
【００７２】
本発明の装置は、蒸発器外面上の種々の点において一つまたは複数の霜センサを、極端な温度または長期連続作動時の期間は、追加的氷結阻止器として具備してもよい。霜検出器は表面上の氷の初期形成を検出でき、この技術ではよく知られており、修正を加えることなく本発明の装置と共に使用できる。しかし、従来の霜検出器のような通常の方法で作動し、霜が検出されると単に圧縮器の電源を切るというのではなく、本発明においては、霜検出器はコントローラと通信を行う。コントローラが、センサの近傍において氷が形成しつつあるという信号を霜センサから受信すると、コントローラは高温ガスバイパスを開く信号を送る。高温ガスバイパスは、蒸発器に入る液体に少量の高温ガスを注入する所定の短期間の間、開状態を維持するようにプログラムされている。この高温ガスの注入は霜センサが霜信号を送ることを停止するまで続けられる。または、開信号が一旦、高温ガスバイパスに送られると、霜検出器がコントローラに信号を送ることを停止して、氷がもはや検出されないことを示すまで高温ガスバイパスは開状態を維持し、その時点においてコントローラは高温ガスバイパスに閉信号を送る。
【００７３】
氷の形成を検出する別の装置は一つまたは複数のレーザーであることもある。レーザーは蒸発器の表面を監視し、実質的に単分子の厚さレベルの氷が蒸発器上に形成し始めるとそのことをコントローラに警告する。これは、それに限定されるわけではないが、レーザーを使用してレーザーと蒸発表面との間の距離における微小な変化を検出することによって、つまい厚さを測定することによって達成される。また、光が氷の形成層を通過することによる、レーザーにより発せられた光の波長における変化を検出することによっても達成される。レーザーを使用する他の方法は、ここに開示したことに基づけば、当業者には明白であり、そのようなアプローチも本発明の範囲内に包含される。
【００７４】
ここで記載された本装置が、部屋または室の空気温度を水の氷点未満、つまり華氏３２度未満に維持するために使用されるときに特に有用である、蒸発器上の氷形成を防ぐ別の、または望むならば共存する手段は、装置の作業負荷温度感知サブアセンブリの表面温度を検出する温度センサを採用することである。「サブアセンブリ」は、それに限定されるわけではないが、凝縮器、蒸発器、圧縮器、計量手段のような装置から分離した任意の部分を意味する。「作業負荷温度感知」とは、サブアセンブリが部屋または室の温度を選択されたサブ凍結温度に維持するために行わなければならない作業量が増加するにつれ、サブアセンブリの表面、通常は外面の温度が上昇することを感知するという意味である。センサはサブアセンブリの表面に取り付けられ、装置の初期作動の間は、その温度を連続的に検出してその温度をコントローラに送信する。コントローラは、その温度が装置の初期段階の作動中に形成されたものであり、その間は氷が形成する時間がないので、その温度をアセンブリの「通常作動温度」として認識する。通常作動温度は、通常作動中でも完全には安定しないので、コントローラは送信された温度に基づいて温度範囲を確立するようにプログラムすることもでき、そのときはその範囲が「通常作動温度範囲」となる。装置の作動中に、センサはサブアセンブリの表面の温度を検出してコントローラに送信する。コントローラが通常作動温度範囲外の、通常はそれを上回る温度信号を受信したときは、コントローラは高温ガスバイパスを短時間開かせ、それにより高温ガスが蒸発器に入る低温液体と混合してそれを暖め、蒸発表面上に形成されようとしていたいかなる氷も解かしてしまう。または、コントローラは高温ガスバイパスを開かせ、コントローラが通常作動温度範囲にある信号を受け取るまで開状態を維持させ、受信時点でコントローラは閉信号を高温ガスバイパスへ送る。それに限定されるわけではないが、ここにおける装置の作業負荷温度感知サブアセンブリの例としては、圧縮器がある。圧縮器は部屋または室の所望の温度を維持するためにより大変な作業を行うため、圧縮器のケースが少し暖かくなる。このケース温度の上昇はセンサにより検出されてコントローラに送信され、コントローラはその信号を、蒸発表面上に氷が形成されたために装置がより大変な作業をしている兆候と解釈する。そこでコントローラは、高温ガスバイパスに開信号を送り、高温ガスバイパスから高温ガスを開放させる。初期の氷形成の検出に使用できる他のサブアセンブリは、蒸発表面上を、空気を循環させるファンのモータである。氷が蒸発表面上に形成され始めると、表面上を通過し、表面と接触する空気はサブ凍結温度である表面でなく、華氏３２度の氷と接触することになる。そのためにファンはより長時間オン状態でなければならず、空気の温度を所望のより低い温度にするためにより大変な作業を行わなければならず、その結果として、ファンモータの温度は上昇する。コントローラが、モータの通常作動温度を上回る温度値をモータの表面に取り付けたセンサから受信すると、コントローラは再び高温ガスバイパスを開かせる。作業負荷温度感知可能な他のサブアセンブリは、当業者には明白である。これらのいずれもが、上記の方法で蒸発表面上の氷形成の制御に使用され、そのようなすべてのサブアセンブリは本発明の範囲内に包含される。
【００７５】
本発明の装置は複数の蒸発器を具備してもよい。蒸発器はマニフォルドから離れて平行に接続され、マニフォルドは計量手段の出口、凝縮器の出口、または圧縮器の出口に接続される。これらの場合の各々において、装置に必要な追加的要素はマニフォルドに接続される。つまり、例えば、マニフォルドが圧縮器の出口に接続されると、凝縮器と計量手段はマニフォルドと各蒸発器の間に含まれることになる。各蒸発器はそれ自身の高温ガスバイパス、それ自身の温度センサ、及びコントローラと、そして随意的にそれ自身のＴＸＶと温度感知アセンブリに接続することができる。または、複数の蒸発器をマニフォルドに接続し、マニフォルドは単独の高温ガスバイパス／温度センサ／コントローラ／ＴＸＶ／温度感知アセンブリに接続してもよい。
【００７６】
図２は本発明の装置を示す概略図である。本装置は、冷媒ガスを圧縮して工程中に加熱し、圧縮された高温冷媒ガスを凝縮器２０に送る圧縮器１０を具備する。凝縮器２０は高温冷媒ガスを受け取り、それを暖かい液体冷媒に凝縮し、その間に凝縮熱を凝縮器２０の表面上を通過しその表面と接触する空気に、例えば、矢印１５の方向に送る。毛細管３０は高温液体冷媒を受け取り、それを温度と圧力を減じられた液体に膨張する。この時点で、毛細管３０の出口における流体が実際は液体とガスの混合物となるように、温度を減じられた液体のある部分はすでにガスに変換されていてもよい。しかし、液体／ガスが経る冷蔵サイクルの目的のためには、重要なものは液体である。次に、低温液体冷媒は蒸発器４０に入り、そこを通過して蒸発器４０の内面と熱エネルギーを交換し、その外面は外部の循環空気と接触する。つまり、低温冷媒液は蒸発器４０の表面を介して循環する空気から熱を吸収する。熱を吸収した結果、低温冷媒液は低温冷媒ガスに気化する。低温冷媒ガスの温度は実質的にそれが生成された液体の温度と同じであり、吸収されたエネルギーは気化熱となる。低温ガスは圧縮器１０まで進み、新しくサイクルが開始する。圧縮器１０から凝縮器２０、毛細管３０、蒸発器４０、そして圧縮器１０へ戻る冷媒の循環は冷蔵サイクルと呼ばれる。しかし冷蔵サイクルは、蒸発器４０上を循環する空気が水蒸気を含み、空気の温度が露点未満まで下げられて水分が蒸発器の外面上に凝縮する場合は、水分除去サイクルと考えられる。本発明の一つの実施形態において、蒸発器４０を流れる低温冷媒液は、蒸発表面と接触する外部の周囲空気の露点未満である温度に実際は維持されるので、空気が水蒸気を含むならば、その水蒸気は表面上に凝縮する。水分は蒸発表面から重力によって流出して、空気の乾燥が装置の使用目的の場合は廃棄されるか、または飲料水の製造がその装置の目的である場合は、容器に収集される。
【００７７】
図２の装置が蒸発表面上に氷を形成することなく作動するために、装置は高温ガスバイパスアセンブリを含む。つまり、蒸発器４０の入口４２における、またはその近傍の経路の外面に接続された熱電対５０は、経路の温度から蒸発器４０に入る低温液体の温度を導出し、その温度に対応する信号をマイクロプロセッサ６０に送る。マイクロプロセッサ６０には、第１及び第２設定点温度がプログラムされている。第１設定点温度は低温設定点温度であり、第２設定点温度は高温設定点温度である。設定点温度は蒸発器４０に入る液体を所望の温度に維持する温度として算出され、現在の好ましい実施形態においては、華氏３２．５度と華氏３３度の間の温度である。設定点温度の実際の値は経路の製造に使用される材料の熱力学的特性に基づき、また熱電対の感度に従って変化する。例えば、それに限定されるわけではないが、経路が良熱伝導体である銅で製造されている場合は、設定点温度は所望の液体温度近くに設定される。一方、経路が銅より低い熱伝導性の鉄鋼で製造されている場合、経路内の液体の温度に対する、経路の外面における温度変化の遅延時間を見込んで温度を設定しなければならない。適切な高温及び低温設定点の決定は実質的には経験によるが、ここにおける開示に基づけば、当業者にはその能力内で首尾よく決定される。
【００７８】
マイクロプロセッサ６０が低温設定点温度またはそれ以下である温度信号を熱電対５０から受信すると、マイクロプロセッサ６０は信号をソレノイド７５に送り、それを起動する。ソレノイド７５が起動すると、高温ガスバイパス弁７０を開かせる。高温ガスバイパス弁７０が開くと、圧縮器１０の出口側７２からの高温ガスが蒸発器４０の入口側４２に送られ、そこでいくらかの低温ガスを含んでいる可能性のある低温液体と混合してその液体を暖める。マイクロプロセッサ６０が受信する温度信号が、第２高温度設定点またはそれより高い場合は、マイクロプロセッサはソレノイド７５への信号の送信を停止し、それによりソレノイド７５は停止し、高温ガスバイパス弁７０は閉じる。この方法で、蒸発器４０に入る液体の温度は精度よく制御される。
【００７９】
単純な毛細管ではなく、計量手段は図３に示すようなＴＸＶであってもよい。その場合は、ＴＸＶ３３により膨張される高温液体冷媒の量は、熱井戸３８（図４）に位置する温度感知バブル３５によって制御される。現在の本発明の好ましい実施形態においては、熱井戸／温度感知バルブは蒸発器からの出口に配置される。しかし、熱井戸／温度感知バルブは蒸発器の入口などのように他の場所に配置されてもよい。例えば熱井戸３８は、それに限定されるわけではないが、壁１００と１０１とその間のスペース１１０を有する二重壁シリンダであってもよい。スペース１１０は、スペース１１０全体を貫くバッフルまたは一連の分離バッフル１２０を含む。熱井戸３８はスペース１１０への入口１１２とスペース１１０からの出口１１３も有する。熱井戸３８中の温度は蒸発器４０への入口における低温冷媒液の温度から導出される。これは低温冷媒液を、蒸発器４０に入る前に入口１１２に迂回させてスペース１１０を通し、これによりバッフル１２０の周りを流れるので、内壁が液体と同じ温度にまで冷却されるのに十分な時間だけ内壁１０１と接触することになり、この後、出口１１３から流出して蒸発器４０に入るようにすることで達成される。この方法でもまた、液体は内壁１０１と、内壁１０１の温度が液体の温度の変化を反映するために変化するのに十分な時間だけ接触する。温度感知バルブ３５は熱的化合物１３０に囲まれており、熱的化合物１３０は熱を迅速かつ効率的に伝えるので、内壁１０１における温度の変化は、迅速かつ効率的に温度感知バルブ３５に送信される。そのような物質としての例は、それに限定されるわけではないが、クロメリック（Ｃｈｒｏｍｅｒｉｃｓ）Ｔ７２５、ＭＰＵ  ３／７  アルミニウムオキシド（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）またはＡｒｃｔｉｃ  Ｓｉｌｖｅｒなどの相変化熱的化合物（ＰＣＴＣ）がある。温度感知バルブ３５は、それに限定されるわけではないが、Ｔｙｐｅ「Ｃ」ガスのようなガスを含み、そのガスにより受ける圧力は温度に非常に敏感に反応する。このように、熱井戸３８における温度は蒸発器４０への入口におけるガスの温度降下のために下がり、感知バルブ３５内の圧力は減少する。圧力が減少すると、ＴＸＶ３３中のバネ（図示せず）は、感知バルブ３５内のガスによりそれが受けていた圧力のために圧縮されていたが、ＴＸＶ３３中の隔膜（図示せず）を押してそれを閉じてＴＸＶ３３を通る冷媒の流れを制限する。ＴＸＶと感知バルブ、そしてそれらの作動については、当業者にはよく知られている。しかし、バッフルが設置された熱井戸３８と熱的化合物１３０を使用して低温冷媒液から感知バルブ３５へ小さな温度変化を迅速に伝えるということは斬新であり、本発明の一部である。
【００８０】
本発明のＴＸＶ／温度感知バルブ／熱井戸は、約華氏５５度超の周囲空気温度においては蒸発器４０の氷形成を効率よく防止する。しかし、空気温度が華氏５５度未満になるとＴＸＶ／温度感知バルブ／熱井戸システムは、蒸発表面の氷形成を停止するのに十分なように蒸発器の入口側の液体の温度を制御することができなくなる。このように、約華氏５５度未満の温度では、本発明の高温ガスバイパスはその役割を果たすようになる。ＴＸＶ３３と蒸発器４０を接続する経路の外面に結合される熱電対５０は蒸発器４０に入る低温液体の温度を経路の温度から導出し、その温度に対応する信号をマイクロプロセッサ６０に送る。マイクロプロセッサ６０には第１及び第２設定点温度がプログラムされている。第１設定点温度は低温設定点温度であり、第２設定点温度は高温設定点温度である。設定点温度は、上記のように計量手段が毛細管である場合と同様に、蒸発器４０に入る液体を所望の温度に維持する温度として算出される。このように、現在の好ましい実施形態においては、蒸発器に入る冷媒液の温度を華氏３２．５度と華氏３３度の間に維持することが望ましく、設定点温度はそれに従って設定される。しかし、本発明の装置が、その目的が周囲空気を華氏３２．５度未満に冷却することである冷凍機において使用されるときは、冷媒液の温度は実質的により低くなければならず、設定点温度はそのより低い温度を維持するように設定される。このように、設定点温度の値は装置の使用の仕方に依存し、これらの温度決定はここにおける開示に基づけば、当業者にはその能力内で首尾よくなされる。
【００８１】
マイクロプロセッサ６０が低温設定点温度またはそれ以下である温度信号を熱電対５０から受信すると、マイクロプロセッサ６０は信号をソレノイド７５に送り、それを起動する。ソレノイド７５は起動すると、高温ガスバイパス弁７０を開かせる。高温ガスバイパス弁７０が開くと、圧縮器１０の出口側７２からの高温ガスがＴＸＶ３３の出口側７４に送られ、そこでいくらかの低温ガスを含んでいる可能性のある低温液体と混合してその液体を暖める。マイクロプロセッサ６０が受信する温度信号が、第２高温度設定点またはそれより高い場合は、マイクロプロセッサはソレノイド７５への信号の送信を停止し、それによりソレノイド７５は停止し、高温ガスバイパス弁７０は閉じる。この方法で、蒸発器４０に入る液体の温度は精度よく制御される。
【００８２】
本発明の装置は、高温ガスバイパスマニフォルドと複数の氷形成センサを具備してもよい。これは図５に示されている。図５において、複数の氷形成センサ２４０は蒸発表面２９０の氷形成を監視する。監視点２４０は、温度センサまたは霜センサの場合と同様に、蒸発表面へ直接結合されたセンサを具備してもよいし、または表面に向けられたレーザービームの場合のように遠隔の方法で表面を監視してもよい。いかなる場合においても、センサからの信号は接続２５０を介してバス２１０に収集されるか、直接コントローラ２００に送られる。接続２５０は、それに限定されるわけではないが、強固なワイヤであってよいし、無線信号接続を具備してもよい。理解を容易にするためにのみ、ワイヤとしての接続を図５に示す。コントローラ２００が一つまたは複数のセンサ２４０から信号を受信すると、信号を高温ガスバイパスマニフォルド２２０に送る。マニフォルド２２０は圧縮器（図示せず）の出口に接続されている入口２７０を有する。このように、マニフォルド２２０は圧縮器の出口からの高温ガスを含む。マニフォルドがコントローラ２００から信号を受信すると、適当な経路２６０が開かれ、高温ガスは一つまたは複数の出口２３０において蒸発表面２９０に入ることができる。経路の開閉は、それに限定されるわけではないが、ソレノイドにより起動される弁によって制御される。経路の開閉を制御する他の手段は、ここで開示されたことに基づけば当業者には明白であり、その手段は本発明の範囲内に包含される。入口２３０は任意の距離である上流に位置し、それは氷形成センサ２４０からのシステムを通る冷媒の流れに対向する方向である（つまり、冷媒は２８５において蒸発器に入り、２８０において流出する）。このように、高温ガスは２３０において蒸発器に入り、そこの冷媒液と混合し、下流方向の蒸発表面を暖める結果となる。経路２６０はコントローラ２００がセンサ２４０からの信号を受信しなくなるまで開状態を維持し、またはセンサが温度センサの場合は、選択された第２設定点温度（第１設定点温度は氷形成を示す低温である）に到達したことを示すセンサからの信号をコントローラ２００が受信するまで開状態を維持する。そのような時点においてコントローラ２００は信号を高温ガスバイパスマニフォルド２２０に送って経路２６０を閉じ、これによりこれ以上、高温ガスが入口２３０まで進んで冷媒と混合することはない。この方法で、蒸発表面上の氷形成の非常に精度の高い制御が達成され得る。
【００８３】
望むのであれば、受液器（図示せず）が凝縮器２０とＴＸＶ３０を接続する経路内に含まれてもよい。受液器は貯水器のように働き、暖かい高圧冷媒液を、計量装置により要求されるまで保持する。
【００８４】
図６に示す他の例においては、本発明の一つの実施形態が冷凍機に使用される。本実施形態においては、マイクロプロセッサはタイマ３００から信号を受信する。マイクロプロセッサ６０がタイマ３００から時間信号を受信すると、マイクロプロセッサ６０はソレノイド７５に信号を送り、それを起動する。ソレノイド７５は起動すると、高温ガスバイパス弁７０を開かせる。高温ガスバイパス弁７０が開くと、圧縮器１０の出口側７２からの高温ガスがＴＸＶ３３の出口側７４に送られ、そこでいくらかの低温ガスを含んでいる可能性のある低温液体と混合してその液体を暖める。設定終了時間に到達すると、タイマ３００はマイクロプロセッサに信号を送って、マイクロプロセッサにソレノイド７５に対して信号を送らせ、これによりソレノイド７５が停止し、高温ガスバイパス弁７０が閉じる。この方法で、蒸発器４０に入る液体の温度がかなり精度よく制御される。サイクル間の期間と各サイクルの長さは、装置が与えられた時間において作動する状況に基づいて予め設定されてもよいし、動的に調整されてもよい。
【００８５】
他の実施形態において、マイクロプロセッサ６０は二つ以上の信号源から信号を受信する。例えば、図６は既に検討したタイマに加えて、温度センサまたは温度感知手段３１０と氷検出器または氷検出手段３２０も含む。他の実施形態においては、両者ともが含まれるのではなく、一つのセンサのみ（温度センサ３１０または氷検出器３２０）が含まれる。コントローラ２００に高温ガスバイパスを起動させる信号は、コントローラ２００に高温ガスバイパスを停止させる信号とは異なっていてもよい。次の表は可能な組合せを示す。
【表１】
2006516045.tif 000003
【００８６】
表から明らかなように、二つ以上の信号源を含む本発明の実施形態においては、各信号源はコントローラを起動させることを任されてもよい。例えば、本発明の実施形態は、一つまたは複数のタイマ手段、温度感知手段、及び氷検出手段からの信号であって、コントローラにより受信される信号を使用して、コントローラに高温ガスバイパスを起動させてもよい。そして、一つまたは複数のタイマ、温度感知手段、及び／または氷検出手段からの信号であって、コントローラにより受信される信号を使用して、コントローラに高温ガスバイパスを停止させてもよい。一つの信号源がコントローラに高温バイパス手段を起動させることのみを任され、別の信号源がコントローラに高温ガスバイパス手段を停止させることのみを任されるような実施形態もある。他の実施形態においては、信号源はそれぞれの目的のために使用されてもよい。
【００８７】
本発明の装置が飲料水生成のために使用されるときは、容器が蒸発器の下に設置され、そこから流出する水を収集する。容器は、それに限定されるわけではないが、テフロン(登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）、ＰＶＣ、ナイロン、及び他の合成ポリマ、ステンレス鋼、ガラスなどの非汚染材料から製造されるか、そのような材料で覆うかコーティングする。水と接触するすべての構成要素をコーティングする現在好ましい材料は、ＦＤＡグレイ（Ｇｒａｙ）として知られるエナメル材料である。容器は単に蒸発器の下に配置されるか、またはコンパクトなポータブルユニットにするために、蒸発器の下部に脱着可能に取り付けられてもよい。さらに容器には、静電オゾン生成器に接続され、オゾンが収集された水の中を泡となって通過することによって微生物の成長を防ぎ、水の純度を維持するためのフリットガラスガス分散要素が取り付けられてもよい。飲料水の収集のために使用される本発明の装置は更に、収集された水の飲料可能性を高めるためのカーボンブラックや堆積物フィルタの石灰石などの一つまたは複数のフィルタを含んでもよい。
【００８８】
このように本発明は、冷蔵サイクルの作動中に蒸発器の蒸発表面の氷形成を防ぐ装置および方法を提供するということが理解されるであろう。上記の実施形態と例が本発明を説明するために使用されたが、ここに開示されたことに基づけば、当業者にとっては、ここに示した実施形態と例における変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされることは明白である。他の実施形態は下記の請求項で示される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来技術の冷蔵サイクル装置を示す概略図である。
【図２】毛細管計量手段と高温ガスバイパスを使用する本発明の冷蔵サイクル装置を示す概略図である。
【図３】ＴＸＶ計量手段と高温ガスバイパスを使用する本発明の冷蔵サイクル装置を示す概略図である。
【図４】本発明の温度感知アセンブリを示す概略図である。
【図５】本発明の装置の一部を示す図であり、その一部は蒸発表面上の複数の氷形成検出器、マニフォルド高温ガスバイパスシステム、及び蒸発表面上の氷形成を防ぐために上記二つを統合するコントローラを示す概略図である。
【図６】コントローラと通信を行ういくつかの信号源の例を示す本発明の冷凍機実施形態の冷蔵サイクル装置を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006516045.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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