(57)【要約】  本開示による、空冷凝縮器のための統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、ユーザがどちらかと言えばより効率的な動作モードからどちらかと言えばより静かな動作モードにまで及ぶ連続的な動作を選択することを可能にする。ユーザ選択モードは、空冷凝縮器を有する冷却システムの所望される動作が実現されるように、ユーザが効率的な動作と静かな動作との間の折衷を選択できるようにする。凝縮器全体に気流を誘導するファンの速度は、ユーザ選択動作モードを基礎として調整されることが可能である。
2012506024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮サイクルを利用しかつファンにより誘起される気流により冷却される凝縮器を有する冷却システムを動作させる方法であって、
効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の連続的なユーザ選択動作モードを確定することであって、効率的な動作モードが静かなモードに対してより高い効率における冷却システムの動作に相当し、静かな動作モードが効率的モードに対してよりも低い音響レベルにおける冷却システムの動作に相当する、ことと、
ユーザ選択動作モードを基礎としてファンの速度を調整することを含む、方法。
【請求項２】
作動流体の凝縮圧力を最大凝縮圧力以下に維持することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ファンの速度を調整することが、どちらかといえばより効率的な動作モードが選択されるとファンの速度を上げることと、どちらかといえばより静かな動作モードが選択されるとファンの速度を下げることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ファン速度の調整が冷却システムの凝縮圧力を変える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
ファンの速度を調整することが、連続的なユーザ選択動作モードおよび冷却システムの蒸発器に課される冷却要求を基礎としてファンの速度を調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
冷却システムの蒸発器に一定の冷却要求が課されている場合、ファンの速度を調整することが、ユーザが連続的なより効率的なモードへと向かう動作を選択するに伴ってファンの速度を上げることと、ユーザが連続的なより静かなモードへと向かう動作を選択するに伴ってファンの速度を下げることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ファンにより誘起される気流の周囲温度を確定することをさらに含み、ファンの速度を調整することが、確定された周囲温度を基礎としてファンの速度を調整することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
冷却システムの凝縮圧力を確定することをさらに含み、ファンの速度を調整することが、確定された凝縮圧力を基礎としてファンの速度を調整することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
蒸発器に課される冷却要求を満たすために必要とされる凝縮圧力設定点を確定することをさらに含み、ファンの速度を調整することが、凝縮圧力を凝縮圧力設定点以上に維持することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
冷却システムの蒸発器に課される冷却要求を満たすために必要とされる凝縮圧力を確定することをさらに含み、ファンの速度を調整することが、ユーザ選択動作モードが連続の効率的なモードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力により近い凝縮圧力で動作するように、かつユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力から大きく離れて最大凝縮圧力へと向かう凝縮圧力で動作するようにファンの速度を調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ファンの速度を調整することが、ユーザ選択動作モードが連続の効率的モードの終わりにあれば、冷却システムが、冷却システムの蒸発器に課される冷却負荷を満たすために必要とされる最小凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに大きい凝縮圧力で動作するようにファンの速度を調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ファンの速度を調整することが、ユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりにあれば、冷却システムが、最大凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに少ない凝縮圧力で動作するようにファンの速度を調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
冷却システム制御システムであって、
ファンにより誘起される気流によって冷却される凝縮器を含みかつ冷却システムを介して流れる作動流体を有する冷却システムと、
効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の連続的なユーザ選択動作モードを含むユーザ入力デバイスであって、効率的な動作モードが、静かなモードに対してより高い効率における冷却システムの動作に相当し、かつ静かな動作モードが、効率的モードに対してよりも低い音響レベルにおける冷却システムの動作に相当する、ユーザ入力デバイスと、
ユーザ選択動作モードを基礎として可変速度におけるファンの動作を命令する制御部とを備える、冷却システム制御システム。
【請求項１４】
制御部が作動流体の凝縮圧力を確定しかつ凝縮圧力を最大凝縮圧力以下に維持するようにファンの動作を命令する、請求項１３に記載の冷却システム制御システム。
【請求項１５】
制御部が、どちらかといえばより効率的な動作モードが選択されるとファン速度の増大を命令し、かつどちらかといえばより静かな動作モードが選択されるとファン速度の低減を命令する、請求項１４に記載の冷却システム制御システム。
【請求項１６】
冷却システムが蒸発器を含み、制御部が、連続的なユーザ選択動作モードおよび蒸発器に課される冷却要求を基礎としてファン速度の調整を命令する、請求項１３に記載の冷却システム制御システム。
【請求項１７】
蒸発器に一定の冷却要求が課されている場合、制御部が、ユーザが連続的なより効率的なモードへと向かう動作を選択するに伴ってファン速度の増大を命令し、かつユーザが連続的なより静かなモードへと向かう動作を選択するに伴ってファン速度の低減を命令する、請求項１６に記載の冷却システム制御システム。
【請求項１８】
制御部がファンにより誘起される気流の周囲温度を確定し、かつ確定された周囲温度を基礎としてファン速度の調整を命令する、請求項１６に記載の冷却システム制御システム。
【請求項１９】
制御部が作動流体の凝縮圧力を確定し、かつ確定された凝縮圧力を基礎としてファン速度の調整を命令する、請求項１６に記載の冷却システム制御システム。
【請求項２０】
制御部が、蒸発器に課される冷却要求を満たすために必要とされる凝縮圧力設定点を確定し、かつ制御部が、凝縮圧力を凝縮圧力設定点以上に維持するようにファン速度の調整を命令する、請求項１９に記載の冷却システム制御システム。
【請求項２１】
冷却システムが蒸発器を含み、かつ制御部が、蒸発器に課される冷却要求を満たすために必要とされる凝縮圧力を確定しかつ、ユーザ選択動作モードが連続の効率的なモードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力により近い凝縮圧力で動作するように、かつユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力から大きく離れて最大凝縮圧力へと向かう凝縮圧力で動作するようにファン速度の調整を命令する、請求項１３に記載の冷却システム制御システム。
【請求項２２】
冷却システムが蒸発器を含み、かつ制御部が、ユーザ選択動作モードが連続の効率的モードの終わりにあれば、冷却システムが、蒸発器に課される冷却負荷を満たすために必要とされる最小凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに大きい凝縮圧力で動作するようにファン速度の調整を命令する、請求項１３に記載の冷却システム制御システム。
【請求項２３】
制御部が、ユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりにあれば、冷却システムが最大凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに少ない凝縮圧力で動作するようにファン速度の調整を命令する、請求項１３に記載の冷却システム制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年９月１５日に出願された米国特許出願第１２／５６０，０６６号に対する優先権を主張し、かつ２００８年１０月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／１０５，１７６号の利益を主張するものである。上述の出願の開示は、本参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は冷却システムの動作に関し、かつ具体的には、空冷凝縮器を利用する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
本項は、必ずしも先行技術ではない本開示に関連する背景情報を提供する。
【０００４】
蒸気圧縮サイクルを利用するタイプ等の冷却システムは、圧縮器、凝縮器、膨張デバイスおよび蒸発器を含むことが可能である。圧縮器は、作動流体を吸込圧力から凝縮器へ供給される吐出し圧力へ凝縮するように動作可能である。凝縮器では、作動流体が高圧である間に熱が作動流体から除去される。作動流体は、凝縮器から膨張デバイスを介して流れ、ここで圧力が低減される。膨張デバイスから、作動流体は蒸発器を介して流れ、ここで熱が追加されて作動流体の温度が上昇される。作動流体は蒸発器から圧縮器へ流れ、プロセスがまた開始される。
【０００５】
凝縮器は、凝縮器を介して流れる作動流体からの熱の除去を促進する目的で凝縮器上へ空気の流れを供給するためにファンが利用され得る空冷凝縮器である場合がある。これらのタイプの冷却システムでは、現在の制御方法は、膨張弁が適正に機能できるように、凝縮圧力（凝縮器における／凝縮器内の作動流体の圧力）を一定の高値に維持することを含む。固定された凝縮圧力は、最小凝縮圧力である。例えば、非限定的な例として、Ｒ４０７Ｃが作動流体として利用される際の凝縮圧力は、約２２０ＰＳＩＧ以上に維持されることが可能である。凝縮圧力は、凝縮器の動作を調整することによって一定の高値以上に維持されることが可能である。例えば、凝縮器を介して気流を供給するファンの速度は、一定の上昇された凝縮圧力を可変周波数駆動またはファン速度制御によって維持するように調整されることが可能である。また凝縮圧力は、吸込ベーン、頭部圧力（ｈｅａｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）制御弁または空冷凝縮器の効力を低減する他の手段を調整することによって一定の高値以上に維持されることも可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの動作モードは、特に周囲条件がより低温である間、凝縮圧力を冷却負荷に合わせるために必要とされる値より高値に維持することによって圧縮器エネルギーを浪費する（効率を下げる）可能性がある。さらに、最小凝縮圧力を維持するために空冷凝縮器のファン速度が上げられる際には、ファンにより発生される騒音が過度になる可能性がある。過度の騒音は、騒音を受容可能レベルに維持するために追加の遮音または消音材料の使用を必要とする場合がある。
【０００７】
従って、圧縮器エネルギーの浪費を減らし（効率を高め）かつ／または冷却システムにより発生される騒音を下げることができる空冷凝縮器を利用する冷却システムを作動する方法を提供することが効果的であると思われる。この方法が効率に対するニーズと静かな作動に対する希望とのバランスをとることができるフレキシブルなアプローチを許容するものであれば、さらに効果的であると思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
適用可能なさらなる分野は、本明細書で行う説明から明らかとなるであろう。この発明の概要における説明および特有の例は単に例示を目的とするものであり、本開示の範囲を限定するためのものではない。
【０００９】
本開示による空冷凝縮器のための統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、ユーザがどちらかと言えばより効率的な動作モードからどちらかと言えばより静かな動作モードにまで及ぶ連続的な動作を選択することを可能にする。ユーザ選択モードは、空冷凝縮器を有する冷却システムの所望される動作が実現されるように、ユーザが効率的な動作と静かな動作との間の折衷を選択することを可能にする。
【００１０】
本開示による、蒸気圧縮サイクルを利用しかつファンにより誘起される気流により冷却される凝縮器を有する冷却システムを動作させる方法は、効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の連続的なユーザ選択動作モードを確定することを含む。効率的な動作モードは、静かなモードに対してより高い効率における冷却システムの動作に相当する。静かな動作モードは、効率的モードに対してより低い音響レベルにおける冷却システムの動作に相当する。本方法は、ユーザ選択動作モードを基礎としてファンの速度を調整することを含む。
【００１１】
態様によっては、ファン速度の調整は、どちらかといえばより効率的な動作モードが選択されるとファンの速度を上げることと、どちらかといえばより静かな動作モードが選択されるとファンの速度を下げることを含んでもよい。ファン速度の調整は、連続的なユーザ選択動作モードを基礎としてもよく、かつ冷却システムの蒸発器に課される冷却要求を基礎としてもよい。ファン速度の調整に際しては、ファンにより誘起される気流の周囲温度が利用されてもよい。ファン速度の調整の決定に際しては、作動流体の凝縮圧力が決定されて利用されてもよい。蒸発器に課される冷却要求を満たすために必要とされる凝縮圧力の設定点が確定されてもよく、ファンの速度は、凝縮圧力を凝縮圧力設定点以上に維持するように調整されてもよい。ファンの速度は、ユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力により近い凝縮圧力で動作するように調整されてもよい。ファンの速度は、ユーザ選択動作モードが連続の効率的モードの終わりに近づくにつれて、冷却システムが必要とされる凝縮圧力から大きく離れて最大凝縮圧力に向かう凝縮圧力で動作するように調整されてもよい。
【００１２】
態様によっては、ファンの速度は、ユーザ選択動作モードが連続の効率的モードの終わりにあれば、冷却システムが、冷却システムの蒸発器に課される冷却負荷を満たすために必要とされる最小凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに大きい凝縮圧力で動作するように調整されてもよい。他の態様において、ファンの速度は、ユーザ選択動作モードが連続の静かなモードの終わりにあれば、冷却システムが、最大凝縮圧力に等しい、またはこれより僅かに少ない凝縮圧力で動作するように調整されてもよい。
【００１３】
本開示による冷却システム制御システムは、ファンにより誘起される気流によって冷却される凝縮器を有しかつ冷却システムを介して流れる作動流体を有する冷却システムを含む。効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の連続的なユーザ選択動作モードを含むユーザ入力デバイスが存在する。効率的な動作モードは静かなモードに対してより高い効率における冷却システムの動作に相当しかつ静かな動作モードは効率的モードに対してより低い音響レベルにおける冷却システムの動作に相当する。制御部は、ユーザ選択動作モードを基礎として可変速度におけるファンの動作を命令する。
【００１４】
本明細書に記述される図面は選択された実施形態を単に例示するためのものであって可能な全ての実装を記述するものではなく、よって本開示の範囲の限定を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードが利用され得る空冷凝縮器を利用する冷却システムの略図である。
【図２】図１の冷却システムを制御するために、本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードを実装すべく使用され得る制御システムの略図である。
【図３】ユーザ入力パネルを表示している。
【図４】エネルギー消費および音響発生の変化を凝縮圧力の関数として表す理論上のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面の諸図を通じて、対応する参照数字は対応するパーツを指す。
【００１７】
次に、添付の図面を参照して、実施形態例をさらに詳しく説明する。本明細書において、「モジュール」という用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、（共有、専用またはグループ）プロセッサおよび１つまたは複数のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するメモリ、組合せ論理回路または説明する機能を提供する他の適切なコンポーネントを指す。
【００１８】
実施形態例は、この開示が詳細なものであって、当業者にその範囲を完全に伝えるように提供される。幾つかの特有の詳細は、特有のコンポーネント、デバイスおよび方法の例のように、本開示の実施形態の完全な理解をもたらすために記述される。当業者にとって、特有の詳細が採用される必要はないこと、実施形態例は多くの異なる形態で具現され得ること、および何れも開示の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことは明らかであろう。実施形態例によっては、知られているプロセス、知られているデバイス構造および知られている技術についての詳細な説明は省略される。
【００１９】
図１を参照すると、本開示による、統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードを用いて動作されることが可能な冷却システム２０が示されている。冷却システム２０は、空冷凝縮器２２と、膨張デバイス２４と、蒸発器２６と、圧縮器２８とを含む。圧縮器２８は、作動流体を吸込圧力から吐出し圧力へ凝縮するように動作可能である。作動流体は圧縮器２８を出て、凝縮器２２、膨張デバイス２４および蒸発器２６を介して流れ、圧縮器２８へ戻る。凝縮器２２内では、凝縮器２２を流れる気流によって作動流体から熱Ｑ１が除去される。気流は、モータ３２を動力とするファン３０によって与えられる。作動流体の圧力は、作動流体が膨張デバイス２４を通るにつれて低下される。蒸発器２６内では、熱Ｑ２が蒸発器２６を通って流れる作動流体へ移送される。上述の冷却システム２０は、当業者には知られている典型的な冷却システムである。
【００２０】
コントローラ４０は、冷却システム２０によって利用されることが可能である。コントローラ４０は、本開示の統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードに従って冷却システム２０の動作を制御するために、必要に応じて１つまたは複数のモジュールを含む。コントローラ４０は、ファン３０により凝縮器２２へ供給される気流の周囲温度を表示する温度センサ４２から信号を受信することができる。圧力センサ４４は、コントローラ４０へ、冷却システム２０内の凝縮圧力を表示する信号を供給することができる。またコントローラ４０は、後述するように、冷却システム２０の所望される動作モードを表示するユーザ入力信号４６も受信することができる。コントローラ４０はモータ３２と通じていて、モータ３２およびファン３０の所望される動作を命令するように動作可能である。さらに、コントローラ４０はセンサから、モータ３２の速度、ひいてはファン３０の速度を表示する信号４８を受信することができる。
【００２１】
次に、図２を参照すると、本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードを実装できる例示的な制御システム５０が示されている。制御システム５０は、本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードに従って（モータ３２を介する）ファン３０の所望される動作を制御するように動作可能なコントローラ４０を利用する。コントローラ４０は、記述された機能を実行するように動作可能な単一モジュール、図示されているような所望される機能を実行できる複数の統合されたモジュール、記述された機能を実行できる統合されたモジュールと個々のモジュールとの組合せ、および／または記述された機能を実行できる１つまたは複数の個々のモジュールであることが可能である。従って、本明細書に示されかつ記述されるコントローラ４０は本来例示的であるに過ぎず、本開示の範囲を限定するためのものではない。
【００２２】
上述のように、コントローラ４０は、記述された機能を実行する複数の統合されたモジュールを含むことが可能である。非限定的な例として、コントローラ４０は、現行動作条件モジュール６０と、ユーザ入力モジュール６２と、アルゴリズムモジュール６４と、ファン動作命令モジュール６６とを含むことが可能である。現行動作条件モジュール６０は、温度センサ４２から周囲温度を示す信号を受信し、圧力センサ４４から凝縮圧力を示す信号を受信し、かつファン３０の速度（ＲＰＭ）を示す信号４８を受信する。現行動作条件モジュール６０はこれらの様々な信号を監視し、これらの信号値をアルゴリズムモジュール６４へ供給する。
【００２３】
ユーザ入力モジュール６２は、冷却システム２０の所望される動作条件を示すユーザ入力信号４６を受信する。ユーザ入力モジュール６２はユーザ入力信号４６を監視し、所望される動作を示す信号をアルゴリズムモジュール６４へ供給する。
【００２４】
アルゴリズムモジュール６４は、ユーザ入力モジュール６２からの信号および現行動作条件モジュール６０により提供される現行の動作条件を利用してファン動作命令モジュール６６へファン３０の所望される動作を示す信号を提供するように動作可能である。ファン動作命令モジュール６６は、アルゴリズムモジュール６４から受信される信号を基礎として、ファン３０の所望される動作条件を達成するためのモータ３２の動作を命令する。
【００２５】
冷却システム２０では、ファン３０の速度増加は凝縮器２２を介する気流の速度を上昇させ、これにより凝縮器２２の熱排出能力が増大される。凝縮器２２内の増大された熱排出容量は、冷却システム２０を通って流れる作動流体の凝縮温度および圧力を下げることができる。冷却システム２０内のより低い凝縮温度および圧力は、より高いシステム効率をもたらす。従って、より高いファン速度は、結果的に、冷却システム２０の効率を向上させることができる。しかしながら、より高いファン速度は、冷却システム２０により高い騒音を発生させる。反対に、ファン３０のより低い速度は、発生される騒音を減らす。しかしながら、より低いファン速度は換気の気流速度を下げ、これにより凝縮器２２の熱排出能力が下がる。凝縮器２２のより低い熱排出は、作動流体の凝縮温度および圧力の増加に繋がり、これにより冷却システム２０の効率は下がる。従って、ファン３０は、冷却システム２０の効率を高めるために、より高い騒音の発生という犠牲を払ってより高速で動作されるか、発生される騒音を減らすために、冷却システム２０の効率低減という犠牲を払ってより低速で動作される可能性がある。
【００２６】
本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、これらの競合する関心および結果間のバランスを可能にする。制御システム５０により利用される本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、エネルギー効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の動作モードの連続性を許容する独自の制御方法である。制御システム５０および統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードの方法論は、（１）凝縮圧力を低減すればエネルギーの節約が可能であり、（２）凝縮圧力を高めれば騒音の低減が可能であり、かつ（３）建物の所有者／ユーザがこの連続のどこに沿った動作を希望するかを決定することが可能でありかつ望ましい、という関連する３つの視点を利用する。
【００２７】
凝縮器２２により発生される騒音は、ファン３０の速度に比例する。ファンの出力は、ファン速度の三乗に比例する。ファン３０の騒音レベル（音響出力）は、ファン速度の対数関数である。従って、ファン３０の速度の小さな変化も騒音に著しい影響を与えることができる。統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードには、ファン３０の速度を低下することにより凝縮器２２の騒音を低減することが可能であるという認識がある。ファン３０の必要とされる速度は、凝縮圧力設定点に関連づけられる。具体的には、ファン３０の速度は、凝縮圧力設定点を達成する、または維持するように調整されることが可能である。ファン３０の速度低下は、凝縮圧力設定点を上げることによって実行されることが可能であり、これによりファン３０の要求速度は低減されて増大された凝縮圧力設定点が達成または維持され、これにより、次には騒音の劇的な低下が可能になる。
【００２８】
効率と騒音減衰（または音響）を結合するものは、共通する可変性の凝縮圧力である。本開示による、かつ制御システム５０によって利用される統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、エンドユーザが、凝縮圧力設定点を間接的に修正するための手段を提供することによって彼らがどのレベルの効率または音響減衰を希望するかを決定できるようにする。さらに、エンドユーザにより選択される効率／騒音設定は、静的または動的であることが可能である。具体的には、ユーザにより選択可能な異なる設定が存在する可能性があり、これらの設定は、一日のうちの異なる時間、一週間のうちの異なる曜日、または一年を通じた異なる何日かに適用可能である。またこれらの設定は、地域の騒音条例に適合するように構成されることも可能である。
【００２９】
図３に示されているように、ユーザインタフェースは、複数のインジケータ７２を含むことが可能なコントロールまたはディスプレイパネル７０を含むことが可能であり、複数のインジケータ７２はコントロールパネル７０に沿って延びることが可能である。インジケータ７２の両側には、表示が付けられることが可能である。例えば、コントロールパネル７０内に示されているように、インジケータ７２の片側には「エネルギーモード」という表示を位置決めすることができ、一方でインジケータ７２の反対側には「静かなモード」という表示を位置決めすることができる。図３に示されているコントロールパネル７０には、５つのインジケータ７２が存在する。インジケータ７２は、冷却システム２０がその時点でエネルギーモードと静かなモードとの間の何処を連続的に動作しているかをユーザに伝えることができる視覚的インジケータであることが可能である。実施形態によっては、インジケータ７２は、エネルギーモードと静かなモードとの間を連続的にその特定の位置において冷却システム２０の動作を達成するためにユーザが任意の１つのインジケータ７２を押す、または起動することができる機能上の入力デバイスでもあることが可能である。他の実施形態では、エネルギーモードと静かなモードとの間の連続的な冷却システム２０の動作モードを変更するために、異なるユーザ入力デバイスが利用されてもよい。
【００３０】
本開示による、制御システム５０によって利用される統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、ユーザがエネルギーモードと静かなモードとの間の連続的な所望される動作条件を選択できるようにする。選択は、冷却システム２０が動作できる許容可能な凝縮圧力（凝縮圧力設定点）の変更に対応するものと思われる。許容可能な凝縮圧力（凝縮圧力設定点）は、最大凝縮圧力になる。許容可能である具体的な最大凝縮圧力は、利用される特有の作動流体の関数であって、作動流体が異なれば異なる可能性がある。
【００３１】
制御システム５０は、冷却システム２０に課される冷却要求を満たすべく必要に応じてファン３０の速度を調整しながら、動作を凝縮圧力設定点以下に維持する。具体的には、アルゴリズムモジュール６４は、ユーザ入力モジュール６２からの信号並びに現行動作条件モジュール６０からの信号を利用して、所望される騒音減衰レベルを達成しながら凝縮圧力を許容可能な最大凝縮圧力（凝縮圧力設定点）以下に維持するためのファン３０の適切な速度を確定する。アルゴリズムモジュール６４は、ユーザ入力モジュール６２により与えられる所望される動作および現行動作条件モジュール６０により与えられる現行の動作条件を基礎としてファン３０の適切な速度を確定するアルゴリズムを用いる。
【００３２】
最も静かな動作モードが所望される場合、本アルゴリズムは、凝縮圧力を許容可能な最大凝縮圧力まで増大させながらファン３０の速度を下げる。しかしながら、この動作は冷却システム２０の効率を低下させる可能性がある。最も効率的な動作が所望される場合（エネルギーモード）、本アルゴリズムはファン３０に最高速度を与え、これにより凝縮圧力を低下させて冷却システム２０の効率を上げる。これらの２つの極値間に、静かな動作を求めるユーザの希望とエネルギー効率的な動作との間で本アルゴリズムがバランスをとって動作する連続性が存在する。従って、エネルギーモードと静かなモードとの間の連続的な何らかの中間動作が選択されると、アルゴリズムモジュール６４は、冷却システム２０のシステム効率に与える効果も考慮に入れながらより静かな動作をもたらすファン３０の適切な速度を確定する。
【００３３】
従って、ユーザがさらに静かな動作モードを望む場合、アルゴリズムモジュール６４はファン動作命令モジュール６６へモータ３２の動作を調整しかつこれによりファン３０の速度を変える信号を提供することができる。ユーザは、連続的な異なるロケーションで動作要求を入力することにより、冷却システム２０の現行動作を動的に変えることができる。或いは、先に述べたように、制御システム５０は、非限定的な例として一日のうちの何れかの時間帯、一週間のうちの何れかの曜日または一年を通じた特定の日のような事柄を基礎として連続的な冷却システム２０の動作を変更するように事前にプログラムされることも可能である。さらに、本アルゴリズムは、ユーザ入力により要求される希望のモードで動作するためのファン３０の適切な速度の確定に際して、現行の凝縮圧力、現行の周囲温度および現行のファン速度についても考慮する。
【００３４】
次に、図４を参照すると、連続的な動作におけるバランシング／トレードオフの例示的な理論上のグラフが示されている。横軸は、冷却システム２０において達成され得る可変性の代表的な凝縮圧力である。曲線８０は、冷却システム２０のエネルギー消費を変化する凝縮圧力の関数として表したものであり、曲線８２は、音響レベルを変化する凝縮圧力の関数として表したものである。図から分かるように、より高い凝縮圧力での動作は、ファン３０の必要な速度の低下によって音響レベルを下げることができる。しかしながら、同時に、凝縮圧力の増大によって冷却システム２０によるエネルギー消費は追加され、結果的に動作のエネルギー効率は下がる。これに対して、凝縮圧力をより低い値へ調整すれば、より低い凝縮圧力を達成するために凝縮器２２への換気用気流を追加供給する必要性（より高いファン速度）によって音響レベルは上がる。この動作は、冷却システム２０のより効率的な動作および浪費エネルギーの低減という結果ももたらす（効率向上）。従って、凝縮圧力を調整することによって、冷却システム２０における音響レベルと浪費されるエネルギー（効率）とのトレードオフが起こり得ることが分かる。
【００３５】
このように、本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードは、エネルギー効率的な動作モードと静かな動作モードとの間の動作の連続性を許容する独自の方法論を利用する。本方法は、エンドユーザが、アルゴリズムにより利用される要求を入力することによってどのレベルの効率または音響減衰を希望するかを決定できるようにする。アルゴリズムは次に、ユーザが要求する動作状態を達成するためのファン３０の適切な速度を確定する。本アルゴリズムは、適切な動作状態を、凝縮圧力を許容可能な最大凝縮圧力以下に維持しながら選ぶ。これは、最小の凝縮圧力が維持される現行の制御方法論とは正反対である。
【００３６】
制御アルゴリズムは、ユーザ入力および周囲条件を基礎として適切な凝縮圧力（最大凝縮圧力以下）を確定し、かつこれを達成するためにファン３０の適切な速度を確定する。実際の凝縮圧力は、ユーザ入力により冷却システム２０の所望される動作が調整されるにつれてエネルギー効率的な動作モードと静かな動作モードとの間で変わる。その結果、冷却システム２０は一定の凝縮圧力では動作されない。どちらかといえば、凝縮圧力は、冷却システム２０の所望される効率的動作および所望される音響レベルに依存して変えられる。ファン３０の速度は、最大凝縮圧力以下でありながらアルゴリズムにより決定される通りの適切な凝縮圧力を達成するように調整される。
【００３７】
許容可能な最大凝縮圧力は、冷却システム２０において利用される作動流体のタイプの関数になることは認識されるべきである。従って、内部の作動流体が異なる冷却システムは、冷却システムが動作できる凝縮圧力の異なる許容範囲を有する。
【００３８】
本開示による統合された静かな動作モードおよびエネルギー効率的な動作モードを実装する冷却システム２０および制御システム５０は、建物、データセンタ、コンピュータ室およびこれらに類似するものを冷房するために利用されることが可能である。さらに、これらは、一日２４時間、一週間に７日および一年３６５日に渡る精密な環境調整を必要とするアプリケーション等の冷房が極めて重大な状況において利用されることが可能である。
【００３９】
実施形態によっては、制御システム５０は、冷却システム２０により生成されている現行の騒音響レベルを示す信号を現行動作条件モジュール６０を介して提供するように動作可能な音響センサ９０も利用することができる。この場合には、アルゴリズムモジュール６４により利用されるアルゴリズムは、凝縮圧力が許容可能な最大凝縮圧力を超えない限り騒音響レベルは常時所定の既定レベルを下回ることを保証するようにファン３０の速度を調整することができる。
【００４０】
冷却システム２０の圧力センサ４４は、凝縮器２２へ流入する前の作動流体圧力を読み取るものとして示されているが、本明細書において「凝縮圧力」という用語が凝縮器２２へ入る前の作動流体圧力に限定されるべきものでない点は認識されるべきである。どちらかと言えば、凝縮圧力は、凝縮器２２への入口における作動流体圧力、凝縮器２２の出口における作動流体圧力、入口圧力と出口圧力との平均、凝縮器２２の入口と出口との中間点の圧力または凝縮器２２内の他の何れかのロケーションにおける作動流体圧力であり得る。圧力を測定しかつ凝縮圧力を決定するための具体的なロケーション（複数可）は、非限定的な例として冷却システム２０の設計、冷却システム２０内で利用される作動流体のタイプ、凝縮器２２固有の構造およびこれらに類似するものに依存して変わる可能性がある。従って、本明細書において「凝縮圧力」という用語は、態様によっては凝縮器２２および／またはその動作に関連するものとしての作動流体を示す圧力であると解釈されるべきものである。
【００４１】
凝縮器２２を介する気流はファンにより誘起されるものとして示されているが、凝縮器２２への気流を誘起するために他のタイプの変速デバイスが利用可能であることは認識されるべきである。例えば、ファン３０は、非限定的な例としてブロワおよびこれに類似するもので置換されることが可能である。従って、本明細書および請求の範囲では「ファン」および「ファンにより誘起される」という用語が使用されているが、このような専門用語が、凝縮器内へと気流を誘起するために用いられるブロワおよびこれに類似するもの等の他のタイプの換気デバイスを含むものとして解釈されるべき点は認識されなければならない。
【００４２】
実施形態に関するこれまでの記述は、例示および説明を目的として行ったものである。これは、網羅的であること、または発明を限定することを意図したものではない。具体的な実施形態の個々の要素または特徴は、概してその具体的な実施形態に限定されるものではなく、適切であれば、具体的な指示または説明がない場合でも、選択された実施形態において取り替え可能でありかつ使用可能である。またこれらは、様々に変えられてもよい。このような変形は、発明から逸脱するものとして見なされるべきではなく、このような変形例は全て本発明の範囲に包含されるべきものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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