(57)【要約】  供試装置除熱システムであり、縦続配列された複数個の熱交換器内に延設された冷媒ライン及び流体ラインを有する。ディジタルスクロールコンプレッサが、自コンプレッサに冷媒混合物を供給するためのインテイクと、その冷媒混合物を熱交換器に供給すべく自コンプレッサを冷媒ラインに連結するディスチャージとを有する。そのコンプレッサが、その冷媒混合物を圧縮するためそれらインテイク・ディスチャージ間に複数個のスクロール要素を有する。そのコンプレッサが、開ポジション時にはそれらスクロール要素を分離させてインテイク・ディスチャージ間に冷媒を自在に流させるよう構成された弁を有する。その弁が閉ポジションにあるときにはそれらスクロール要素によりその冷媒が圧縮される。コントローラは、設定デューティサイクルに基づき開ポジション・閉ポジション間で弁を切り替えるよう構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試装置（ＤＵＴ）除熱システムであって、
複数個の熱交換器内に延設された冷媒ライン及び流体ラインであり、それら熱交換器が、縦続配列されていて且つ冷媒ライン内の冷媒混合物と流体ライン内の流体との間で熱が伝達されるよう構成されたものである、冷媒ライン及び流体ラインと、
ディジタルスクロールコンプレッサであり、自ディジタルスクロールコンプレッサに上記冷媒混合物を供給するためのインテイク、その冷媒混合物を上記熱交換器に供給するため上記冷媒ラインに連結されているディスチャージ、その冷媒混合物を圧縮するためそれらインテイク・ディスチャージ間に備わる複数個のスクロール要素、並びに開ポジション時にはそれらスクロール要素を分離させてインテイク・ディスチャージ間に冷媒を自在に流させるよう構成された弁、を有し、その弁が閉ポジションにあるときにそれらスクロール要素がその冷媒を圧縮するディジタルスクロールコンプレッサと、
設定デューティサイクルに基づき開ポジション・閉ポジション間で上記弁を切り替えるよう構成されたコントローラと、
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１のシステムであって、更に、複数個の変数を計測するよう構成された複数個のセンサを備え、
上記コントローラが、更に、目標流体温度及び上記変数に基づき上記設定デューティサイクルを決定するよう構成されており、且つ
上記コントローラが、指定期間経過後に上記目標流体温度及び上記変数に基づき新規設定デューティサイクルを決定するよう構成されているシステム。
【請求項３】
請求項２のシステムであって、上記変数に、本システムを出る流体の流出温度、流体流入温度、並びに流体流量が含まれるシステム。
【請求項４】
請求項１のシステムであって、上記ディジタルスクロールコンプレッサが、更に、上記スクロール要素を均一速度で互いに振動させるモータを備えるシステム。
【請求項５】
請求項１のシステムであって、上記設定デューティサイクルに、９０％なる負荷除去時間制限が組み込まれたシステム。
【請求項６】
請求項１のシステムであって、上記設定デューティサイクルが、少なくとも１０秒経過後に反復されうるシステム。
【請求項７】
請求項２のシステムであって、上記熱交換器内で上記流体が上記目標流体温度未満まで除熱されるよう上記設定デューティサイクルが修正されるシステムであり、更に、それら熱交換器の下流にて上記流体ラインに熱結合されており且つその流体ライン内の流体をその目標温度まで加熱するよう構成されているヒータを、備えるシステム。
【請求項８】
請求項７のシステムであって、上記設定デューティサイクルが、上記目標流体温度を３〜７℃下回る温度まで上記流体が除熱されるよう修正されるシステム。
【請求項９】
請求項１のシステムであって、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクが、上記冷媒ラインの低圧側から上記冷媒混合物を受け取り、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのディスチャージが、冷媒をコンデンサへと、ひいては上記冷媒ラインの高圧側へと排出し、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクにて、上記冷媒混合物が、第１沸点を有する第１冷媒、第２沸点を有する第２冷媒、並びに第３沸点を有する第３冷媒を含有しており、第１沸点が第２沸点より高く且つ第２沸点が第３沸点より高く、
更に、複数個のセパレータを備えるシステムであり、第１混合物を第２混合物から分離させるべく各セパレータが上記複数個の熱交換器のうち２個の間で上記冷媒ラインに連結されており、第１混合物が実質的に気体、第２混合物が実質的に液体であり、第１混合物が上記高圧側に供給され、第２混合物がエクスパンダに供給されてから上記低圧側に供給されるシステム。
【請求項１０】
請求項９のシステムであって、
上記複数個のセパレータのうち第１セパレータが、上記複数個の熱交換器のうち第１熱交換器と当該複数個の熱交換器のうち第２熱交換器との間で上記高圧の冷媒ラインに連結されており、その第１セパレータが、上記第１及び第２冷媒を含有する液体混合物を、上記第２及び第３冷媒を含有する気体混合物から分離させるよう、構成されており、
上記液体混合物が、上記第１セパレータからエクスパンダへと供給された後に上記第２熱交換器内で上記冷媒ラインの低圧側に供給され、
上記気体混合物が、上記第２熱交換器内で上記冷媒ラインの高圧側に供給されるシステム。
【請求項１１】
供試装置（ＤＵＴ）除熱システムを動作させる方法であって、
複数個の熱交換器内に延設された冷媒ライン及び流体ラインを配設するステップであり、それら熱交換器が、縦続配列されていて且つ冷媒ライン内の冷媒混合物と流体ライン内の流体との間で熱が伝達されるよう構成されたものであるステップと、
ディジタルスクロールコンプレッサを配設するステップであり、そのディジタルスクロールコンプレッサが、自ディジタルスクロールコンプレッサに上記冷媒混合物を供給するためのインテイク、その冷媒混合物を上記熱交換器に供給するため上記冷媒ラインに連結されているディスチャージ、その冷媒混合物を圧縮するためそれらインテイク・ディスチャージ間に備わる複数個のスクロール要素、並びに開ポジション時にはそれらスクロール要素を分離させてインテイク・ディスチャージ間に当該冷媒混合物を自在に流させるよう構成された弁、を有し、その弁が閉ポジションにあるときにそれらスクロール要素がその冷媒を圧縮するものであるステップと、
設定デューティサイクルを決定して設定デューティサイクルに基づき開ポジション・閉ポジション間で上記弁を切り替えるよう、ひいては実質的に目標流体温度にて上記流体が上記システムを出ることとなるよう、コントローラを構成するステップと、
を有する方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法であって、更に、
複数個の変数を計測するよう構成された複数個のセンサを配設するステップと、
上記変数に基づき上記設定デューティサイクルを決定するよう上記コントローラを更に構成するステップと、
指定期間後に上記目標流体温度及び上記変数に基づき新規設定デューティサイクルを決定するステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
請求項１２の方法であって、上記変数に、上記システムを出る流体の流出温度、流体流入温度、並びに流体流量が含まれる方法。
【請求項１４】
請求項１１の方法であって、上記ディジタルスクロールコンプレッサが、上記スクロール要素を均一速度で互いに振動させるモータを備える方法。
【請求項１５】
請求項１１の方法であって、上記設定デューティサイクルに、９０％なる負荷除去時間制限が組み込まれた方法。
【請求項１６】
請求項１１の方法であって、上記設定デューティサイクルが、少なくとも１０秒経過後に反復される方法。
【請求項１７】
請求項１２の方法であって、更に、
上記熱交換器内で上記流体を上記目標流体温度未満まで除熱させるべく上記設定デューティサイクルを修正するステップと、
ヒータを配設して上記熱交換器の下流にてそのヒータを上記流体ラインに熱結合させるステップであり、そのヒータが、その流体ライン内の流体を実質的に上記目標流体温度まで加熱するよう構成されたものであるステップと、
を有する方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法であって、更に、上記目標流体温度を３〜７℃下回る温度まで上記流体が除熱されるよう上記デューティサイクルを修正するステップを、有する方法。
【請求項１９】
請求項１１の方法であって、更に、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのディスチャージを、上記冷媒ラインの高圧側に連結されたコンデンサに連結するステップと、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクを上記冷媒ラインの低圧側に連結するステップと、
上記ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクに冷媒混合物を供給するステップであり、その冷媒混合物が、第１沸点を有する第１冷媒、第２沸点を有する第２冷媒、並びに第３沸点を有する第３冷媒を含有していて、その第１沸点が第２沸点より高く且つ第２沸点が第３沸点より高いものであるステップと、
複数個のセパレータを配設し、第１混合物を第２混合物から分離すべく各セパレータを上記複数個の熱交換器のうち２個の間で上記冷媒ラインに連結するステップであり、第１混合物が実質的に気体、第２混合物が実質的に液体であり、第１混合物が上記高圧側に供給されるもの、第２混合物がエクスパンダに供給された後に上記低圧側に供給されるものであるステップと、
を有する方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法であって、
上記複数個のセパレータのうち第１セパレータが、上記複数個の熱交換器のうち第１熱交換器と当該複数個の熱交換器のうち第２熱交換器との間で上記高圧の冷媒ラインに連結され、上記第１及び第２冷媒を含有する液体混合物が上記第２及び第３冷媒を含有する気体混合物から分離されるようその第１セパレータが構成され、
上記液体混合物を、上記第１セパレータからエクスパンダへと供給し、その後に上記第２熱交換器内で上記冷媒ラインの低圧側に供給し、
上記気体混合物を、上記第２熱交換器内で上記冷媒ラインの高圧側に供給する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本願は、２０１７年５月１日付米国暫定特許出願第６２／４９２４６６号の利益を主張する２０１８年４月６日付米国特許出願第１５／９４８４１５号に基づき優先権を主張する出願であるので、この参照を以て両出願の内容をあたかも本願中で全面説明されているかの如く繰り入れることにする。
【０００２】
（発明の分野）
本件開示は除熱システムに関し、より具体的には供試装置（ＤＵＴ）試験のための流体除熱に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＤＵＴ試験システムでは、しばしば試験中に非常に冷たい除熱流体が必要となる。その除熱流体は冷却システムから得ることができる。ＤＵＴ試験に用いられる典型的な冷却システムは、その除熱流体に対し最大限の除熱を施す単一モードでしか動作しない構成である。最大限に除熱された流体がそのＤＵＴ試験システムで必要とされない場合は、その流体を再加熱して望ましい温度にする。例えば、その冷媒システムにより流体が−９０℃まで除熱される場合、ＤＵＴ試験システムにて−４０℃の流体が必要とされているのであれば、その冷媒システムを出た後そのＤＵＴ試験システムに入る前に、その流体が−９０℃から−４０℃まで加熱されることとなろう。この方法は生来的にエネルギ要求量が大きく、流体が不必要に低い温度まで除熱されることから、使用前に加熱し直すためだけにエネルギが無駄遣いされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の需要からすると、少なくともある側面においては、エネルギ効率がよく、安定で、且つ所望の目標温度まで流体が正確に除熱されるＤＵＴ試験システムを求める需要が、存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本件技術の少なくとも１個の態様は、複数個の熱交換器内に延設された冷媒ライン及び流体ラインを有する供試装置（ＤＵＴ）除熱システムに関する。それら熱交換器は、縦続配列され、且つ、冷媒ライン内の冷媒混合物と流体ライン内の流体との間で熱が伝達されるよう構成される。ディジタルスクロールコンプレッサ（圧縮器）は、自ディジタルスクロールコンプレッサにその冷媒混合物を供給するためのインテイク（導入口）を有する。同ディジタルスクロールコンプレッサは、また、その冷媒混合物を熱交換器に供給すべく冷媒ラインに連結されたディスチャージ（排出口）を有する。更に、同ディジタルスクロールコンプレッサは、その冷媒混合物を圧縮するための複数個のスクロール（渦状）要素をそれらインテイク・ディスチャージ間に有する。そして、同ディジタルスクロールコンプレッサは、開ポジション時にはそれらスクロール要素を分離させてインテイク・ディスチャージ間に冷媒を自在に流させるよう構成された弁を有する。その弁が閉ポジションにあるときには、それらスクロール要素によりその冷媒が圧縮される。本システムは、また、設定デューティサイクル（デューティ比）に基づき開ポジション・閉ポジション間でその弁を切り替えるよう構成されたコントローラを有する。
【０００６】
少なくとも１個の実施形態に係るシステムは、複数個の変数を計測するよう構成された複数個のセンサを有する。この場合、コントローラが、更に、目標流体温度及びそれら変数に基づき設定デューティサイクルを決定するよう構成される。更に、そのコントローラが、指定期間経過後にそれら目標流体温度及び変数に基づき新規設定デューティサイクルを決定するよう構成される。それら変数には、本システムを出る流体の流出温度、流体流入温度、並びに流体流量を含めることができる。
【０００７】
幾つかの実施形態では、そのディジタルスクロールコンプレッサが、それらスクロール要素を均一速度で互いに振動させるモータを有する。幾つかの実施形態では、設定デューティサイクルに、９０％なる負荷除去時間制限が組み込まれる。その設定デューティサイクルは、少なくとも１０秒が経過した後に反復されうる。幾つかの実施形態では、その設定デューティサイクルが、熱交換器内で流体が目標流体温度未満まで除熱されるように修正される。この場合、本システムを、それら熱交換器の下流にて流体ラインに熱結合されたヒータを有するものとすること、並びにその流体ライン内の流体をその目標温度まで加熱するようそのヒータを構成することもできる。例えば、その設定デューティサイクルを、目標流体温度を３〜７℃下回る温度までその流体を除熱するよう修正することができる。
【０００８】
幾つかの実施形態では、ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクが冷媒ラインの低圧側から冷媒混合物を受け取る。そのディジタルスクロールコンプレッサのディスチャージから、冷媒をコンデンサ（凝縮器）へと、ひいては冷媒ラインの高圧側へと排出させることができる。同ディジタルスクロールコンプレッサのインテイクにおける冷媒混合物は、第１沸点を有する第１冷媒、第２沸点を有する第２冷媒、並びに第３沸点を有する第３冷媒を含有するものでありうる。第１沸点は第２沸点より高く、第２沸点は第３沸点より高い。本システムは、また、複数個のセパレータ（分離器）を有し、各セパレータが複数個の熱交換器のうち２個の間で冷媒ラインに連結されていて、それにより第１混合物が第２混合物から分離されるものと、することができる。第１混合物は実質的に気体、第２混合物は実質的に液体である。第１混合物は高圧側に供給され、第２混合物はエクスパンダ（膨張器）に供給されてから低圧側に供給される。幾つかの実施形態では、第１セパレータが第１熱交換器・第２熱交換器間でその高圧の冷媒ラインに連結され、そのセパレータが、第１及び第２冷媒を含有する液体混合物を、第２及び第３冷媒を含有する気体混合物から分離させるよう、構成される。その液体混合物は、第１セパレータからエクスパンダへと供給された後に第２熱交換器内で冷媒ラインの低圧側に供給される。気体混合物は、その第２熱交換器内で冷媒ラインの高圧側に供給される。
【０００９】
本件技術の少なくとも１個の態様は、供試装置（ＤＵＴ）除熱システムを動作させる方法に関する。本方法では、複数個の熱交換器内に延びる冷媒ライン及び流体ラインが配設される。それら熱交換器は、縦続配列され、且つ、冷媒ライン内の冷媒混合物と流体ライン内流体との間で熱が伝達されるよう構成される。ディジタルスクロールコンプレッサも配設される。同ディジタルスクロールコンプレッサは、自ディジタルスクロールコンプレッサにその冷媒混合物を供給するためのインテイクを有する。同ディジタルスクロールコンプレッサは、その冷媒混合物を熱交換器に供給すべく冷媒ラインに連結されたディスチャージを有する。同ディジタルスクロールコンプレッサは、また、その冷媒混合物を圧縮するための複数個のスクロール要素をそれらインテイク・ディスチャージ間に有する。同ディジタルスクロールコンプレッサは、開ポジション時にはそれらスクロール要素を分離させてインテイク・ディスチャージ間にその冷媒混合物を自在に流させるよう構成された弁を有し、その弁が閉ポジションにあるときは、それらスクロール要素によりその冷媒が圧縮される。本方法では、設定デューティサイクルを決定して設定デューティサイクルに基づき開ポジション・閉ポジション間でその弁を切り替えるよう、ひいては実質的に目標流体温度にて流体がシステムを出るよう、コントローラが構成される。
【００１０】
幾つかの実施形態に係る方法では、更に、複数個の変数を計測するよう構成された複数個のセンサが配設される。コントローラは、それら変数に基づき設定デューティサイクルを決定するよう構成される。指定期間後には、目標流体温度及びそれら変数に基づき新規設定デューティサイクルが決定される。それら変数には、システムを出る流体の流出温度、流体流入温度、並びに流体流量を含めることができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、ディジタルスクロールコンプレッサが、スクロール要素を均一速度で互いに振動させるモータを備える。幾つかの実施形態によれば、その設定デューティサイクルに、９０％なる負荷除去時間制限を組み込むことができる。場合によっては、設定デューティサイクルが、少なくとも１０秒経過後に反復される。本方法では、更に、熱交換器内で流体が目標流体温度未満まで除熱されるよう設定デューティサイクルを修正することができる。この場合、ヒータを配設し、熱交換器の下流にて流体ラインに熱結合させることができる。そのヒータは、その流体ライン内の流体を実質的にその目標流体温度まで加熱するよう構成される。幾つかの実施形態に係る方法では、そのデューティサイクルが、目標流体温度を３〜７℃下回る温度まで流体が除熱されるように修正される。
【００１２】
幾つかの実施形態では、ディジタルスクロールコンプレッサのディスチャージがコンデンサに連結され、そのコンデンサが冷媒ラインの高圧側に連結される。その上、そのディジタルスクロールコンプレッサのインテイクがその冷媒ラインの低圧側に連結される。冷媒混合物はそのディジタルスクロールコンプレッサのインテイクに供給される。その冷媒混合物には、第１沸点を有する第１冷媒、第２沸点を有する第２冷媒、並びに第３沸点を有する第３冷媒を含有させる。第１沸点は第２沸点より高く、第２沸点は第３沸点より高い。本方法では、更に、複数個のセパレータを配設し、各セパレータを複数個の熱交換器のうち２個の間で冷媒ラインに連結させることで、第１混合物が第２混合物から分離されるようにする。第１混合物は実質的に気体、第２混合物は実質的に液体である。第１混合物は高圧側に供給され、第２混合物はエクスパンダに供給された後に低圧側に供給される。
【００１３】
幾つかの実施形態では、複数個のセパレータのうち第１セパレータが、複数個の熱交換器のうち第１熱交換器と、当該複数個の熱交換器のうち第２熱交換器との間で、その高圧の冷媒ラインに連結される。第１セパレータは、第１及び第２冷媒を含有する液体混合物を、第２及び第３冷媒を含有する気体混合物から分離させるよう、構成される。第１セパレータからの液体混合物は、エクスパンダへと供給され、その後に第２熱交換器内で冷媒ラインの低圧側に供給される。気体混合物は、第２熱交換器内で冷媒ラインの高圧側に供給される。
【００１４】
開示されているシステムが属する分野に習熟した者（いわゆる当業者）に、その製造及び使用方法をより速やかに理解してもらうためには、以下の図面を参照する必要があろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本件技術に係る冷却システムの模式図である。
【図２】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの断面図である。
【図３Ａ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の横断面図である。
【図３Ｂ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の横断面図である。
【図３Ｃ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の横断面図である。
【図３Ｄ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の横断面図である。
【図４Ａ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の縦断面図である。
【図４Ｂ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサの中心部分の縦断面図である。
【図５】本件技術に係るＤＵＴ除熱システムの動作を示す概略ブロック図である。
【図６Ａ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサ向けデューティサイクル例のグラフである。
【図６Ｂ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサ向けデューティサイクル例のグラフである。
【図６Ｃ】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサ向けデューティサイクル例のグラフである。
【図７】本件技術に係るディジタルスクロールコンプレッサでの電力使用とそのコンプレッサが動作する容量との関係のグラフである。
【図８】本件技術に係る方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本件技術によれば、ＤＵＴ試験に用いられる除熱システムに係る従来技術の諸問題の多くが克服される。概略、本件技術により提供されるシステム及び方法では、複数個の熱交換器とビルトイン型のディジタルスクロールコンプレッサとを有する冷却システムが用いられる。本発明の代表的諸実施形態を説明する図面と併せ、ある種の好適実施形態についての後掲の詳細記述を踏まえることで、いわゆる当業者には、本件開示の諸システム及び方法の長所及びその他の特徴をより速やかに理解頂けよう。本願では類似する参照符号を用い類似する部分が指し示されている。更に、「上」、「下」、「遠」及び「近」等の方向指示語は、単に、互いとの関係での諸部材の居所の記述を助ける目的で用いられている。例えば、ある部品の「上」面は、専ら、同じ部品の「下」面から離れている面を記述することを意図している。どの方向指示語も、（即ち「上」部ならば常に頂上にあらねばならないという）絶対方向を記述する目的では用いられてはいない。
【００１７】
まず、図１は本件技術に係る冷却システムの模式図であり、その全体が１００で示されている。本システム１００用の作動流体は、インテイク１０４を介し本システム１００内に入り、流体ライン１０６を介し第１熱交換器１０２へと供給される。その作動流体は乾燥気とすることができ、また通常のＤＵＴ試験システム向けの他のどの種類の作動除熱流体ともすることができる。流体ライン１０６により、その流体は（本分野で既知なオートカスケード冷却システムのように機能する）縦続配列された第２、第３及び第４の熱交換器１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ内へと差し向けられ、その後にディスチャージ１０８にて除熱状態の流体が本システム１００から出される。流体の除熱が熱交換器１０２ａ〜１０２ｄ（総じて１０２）内で果たされるのは、凝縮された冷媒が引き続き膨張することでそれら熱交換器１０２が除熱されるからである。
【００１８】
図示例では、冷媒ライン（総じて１１０）がそれら熱交換器内を縦貫しており、低圧側１１０ａ及び高圧側１１０ｂを有している。冷媒ライン１１０は、後に詳論する通り、冷媒混合物を低圧側１１０ａからディジタルスクロールコンプレッサ１１２へと供給する。その後、圧縮された流体が冷媒ライン１１０の高圧側１１０ｂに供給される。その冷媒はコンデンサ１１４内を通った後、熱交換器１０２へと供給される。図１では４個の熱交換器１０２が三種類の冷媒からなる冷媒混合物によって除熱されるが、これとは異なる個数の熱交換器及び／又は冷媒混合物を本願記載の教示に従い用いることもできる。
【００１９】
一例としては、本システム１００にて用いられる冷媒混合物を、沸点の降順によればＲ２３６ｆａ、Ｒ２３及びＲ１４なる三種類の冷媒の混合物とすることができる。これら三種類の冷媒は気相であり、典型的には５２％（Ｒ２３６ｆａ）、２９％（Ｒ２３）及び１９％（Ｒ１４）なる質量比にて本システム内に装填される。後に詳論する通り、冷媒ライン１１０によってこの冷媒混合物がディジタルスクロールコンプレッサ１１２内に送給され、その働きでそれら三種類の気体全てが一緒に圧縮されて、高温高圧の過熱気体となる。場合によっては、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２から排出される気体の温度及び圧力が、１３０℃以上及び３００ｐｓｉｇ（ｐｓｉゲージ圧；１ｐｓｉ（ポンド毎平方インチ）＝６８９４．７６Ｐａ）以上となりうる。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２を出た後、この排出気体は気冷式のコンデンサ１１４内で除熱され、その内部ではＲ２３６ｆａが高圧のまま凝縮されて室温付近まで除熱される。Ｒ２３及びＲ１４の気体は、高圧下のコンデンサ１１４出口では気相のままとなろう。気体及び液体からなるこの冷媒混合物が第１熱交換器１０２ａ内に送り込まれると、そのうちのＲ２３が低圧側１１０ａから第１交換器に入った低温冷媒と同道して凝縮される。第１熱交換器１０２ａを離れた後は、Ｒ２３６ｆａ及びＲ２３からなる液体混合物が、第１気体液体セパレータ１１６ａ内で、Ｒ２３及びＲ１４からなる気体混合物から分離される。その高圧液体混合物は次いでエクスパンダ１１８ａ内で膨張し、低温で沸騰する低圧冷媒となる。膨張した冷媒混合物は第２熱交換器１０２ｂの低圧側１１０ａに送られ、残るＲ２３／Ｒ１４気体混合物が凝縮に供される。第２熱交換器１０２ｂを出た後、そのＲ２３／Ｒ１４混合物は再びセパレータ１１６ｂに供給され、そこでそのＲ２３／Ｒ１４混合物が液体混合物と気体混合物とに分離される。そのうち液体混合物は再びエクスパンダ１１８ｂ内で膨張し、今度は第３熱交換器１０２ｃの低圧側１１０ａへと供給される。この気体混合物は第３熱交換器１０２ｃ内に引き続き通される。最終的には、第３エクスパンダ１１８ｃ内で膨張した冷媒が第４熱交換器１０２ｄ内に通され第３熱交換器１０２ｃの低圧側１１０ａに供給されるため、Ｒ１４のみが残ることとなろう。
【００２０】
看取しうる通り、膨張した気体によって次レベルの低温が生じ、分離された気体のうちより沸点が低いものがその低温によって熱交換器１０２内で凝縮される。各熱交換器１０２の温度は、前段で膨張した冷媒が分別される結果として、熱交換器１０２を通るたびに段落ちしていく（即ち低下していく）。このやり方では、流体ライン１０６により差し向けられた流体が、縦続配列されている熱交換器１０２内を通るにつれて、個々の熱交換器１０２にて漸次除熱される。こうしてその最低温度に達した作動流体は、ディスチャージ１０８にて本システム１００から排出される。
【００２１】
とりわけ、後に詳述する通り、コンプレッサ１１２を様々なデューティサイクルにて動作させることで、流体除熱を強め又は弱めることができる。コンプレッサ１１２のデューティサイクルが変わると吸引圧も変わる。これは、各熱交換器１０２の低圧側１１０ａの圧力も変わることを意味している。デューティ比が低下すると吸引圧は高まる。各熱交換器１０２における混合物の沸騰温度も然りである。これは、沸騰温度も高まることを意味している。例えば、必要とされている空気流出温度が−４５℃であるのなら、最後段の熱交換器１０２ｄの温度をおよそ−５５℃とするだけで済む。低圧側１１０ａの圧力は５０ｐｓｉ以上とされうる。コンプレッサ１１２のデューティ比はこの要請を満たすべく低減される。こうしてエネルギ節約が達成される。
【００２２】
また例えば、本除熱システム１００がフル容量にて動作すると、１２ＣＦＭ（立方フィート毎分；１ＣＦＭ＝１．６９９ｍ３毎時）流が、２５℃なる流入空気温度で流れ始め、４５ｐｓｉｇなる最後段エバポレータ（気化器）圧及び−１０４℃なる冷却剤蒸発温度で以て、−１００℃なる流出流体温度にて本システム１００から出される。−１００℃の代わりに−４５℃の流れが必要なのであれば、コンプレッサ１１２の容量を減らして、最後段の熱交換器１０２ｄの圧力を応分に高めることができる。いずれにせよ、本システム１００にて熱交換器１０２と共にコンプレッサ１１２を稼働させることで、本システム１００を去る流体を所望の流体温度にすることができ、更にその流体を利用してＤＵＴ試験システムを除熱することができる。
【００２３】
更に、場合によっては、熱交換器１０２内で目標温度より僅かに低い温度まで流体を除熱し、本システム１００を去る少し前に流体を容易に再加熱する方が容易となりうる。例えば、本システム１００にヒータ１４０を設けることができる。目標流体温度が−４５℃である許で、１２ＣＦＭの空気流を−５０℃から−４５℃まで加熱するには約３４Ｗの加熱電力しか必要とならない。同量の空気を−９０℃から−４５℃まで加熱するには約３０７Ｗの加熱電力が必要となる。そのため、本システム１００のデューティサイクルは、目標温度たる−４５℃よりも低い−５０℃まで、流体が熱交換器１０２内で除熱されるように設定される。その上で、コントローラ５０２（後に詳論する）が空気温度に手入れして、目標温度の要請を少量のエネルギ使用のみで以て充足させる。気流が強めなときには高めのデューティ比が用いられ、より多くのエネルギを用いて空気が除熱及び再加熱される。
【００２４】
次に、図２には、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２の断面外観が示されている。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２には、その後熱交換器１０２に供給される冷媒混合物を圧縮する機能がある。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は通常のディジタルスクロールコンプレッサ、例えば米国オハイオ州シドニー所在のＣｏｐｅｌａｎｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  ＬＬＣ及び／又はその配下、後継者又は譲受人により販売される種類のものにすることや、これに類する他のディジタルスクロールコンプレッサとすることができる。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、インテイク２０２と、ディスチャージ２０４と、モータ２１０により駆動されるスクロール要素２０６，２０８とを有している。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２には、同コンプレッサ１１２が熱くなり過ぎたときにモータ２１０への電力供給を断って開放するよう設計された、熱負荷保護器（個別図示せず）が組み込まれている。シェル２１２内にはディジタルスクロールコンプレッサ１１２の構成諸部材が収容されており、その働きで形成された上チャンバ２１４及び下チャンバ２１６内には気相の冷媒混合物が入ってくる。その冷媒混合物は入る際にインテイク２０２を通って下チャンバ２１６内に至る。冷媒混合物は次いで中心部分２２０内、スクロール要素２０６，２０８付近を通り、その後は上チャンバ２１４を通ってディスチャージ２０４内に至り、そこからその冷媒混合物が冷媒ライン１１０へと戻される。モータ２１０はロータ２２２及びステータ２２４からなるアセンブリを有しており、それにより中心シャフト２２６を作動させて下スクロール要素２０８を駆動することで、その下スクロール要素２０８を横方向平面（ｘｚ平面）に沿い、且つその横方向平面に対し固定されている上スクロール要素２０６に対し、振動させる。その上スクロール要素２０６は横方向平面沿いに延びる本体部分２２８を有しており、そこから離れる方向に沿い細長く（即ちｙ軸に沿い）複数本の上フィンガ２３０が下方に延びている。同様に、下スクロール要素は横方向平面沿いに延びる本体部分２３２を有しており、そこから離れる方向に沿い細長く（即ちｙ軸に沿い）、複数本の下フィンガ２３４が上方に延びている。
【００２５】
後に詳論する通り、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、スクロール要素２０６，２０８それぞれの位置をｙ軸に沿って制御するソレノイド弁２３６を有している（例．上スクロール要素２０６を静止させ弁２３６で下スクロール要素２０８をｙ軸に沿って動かす）。大略、スクロール要素２０６，２０８が離れていくと、本システム１００内の複数本のキャピラリ管（個別図示せず）により、高圧側１１０ｂ・低圧側１１０ａ間圧力差が速やかに平衡化され、ひいては冷媒蒸発温度及び流体温度が高まる。逆に、弁２３６によりスクロール要素２０６，２０８が閉止されているときには、スクロール要素２０６，２０８の協働により気体が圧縮され、蒸発温度及び流体温度がより低くなる。より具体的には、図２に示す如く弁２３６が閉ポジションにあるときに、下スクロール要素２０８の振動により、上スクロール要素２０６の上フィンガ２３０と下スクロール要素２０８の下フィンガ２３４との間、中心部分２２０内で冷媒の圧縮が引き起こされる。これに対し、弁２３６が開ポジションに切り替わると、スクロール要素２０６，２０８が長手方向（ｙ軸沿い）に離れていき、冷媒が中心部分２２０内を圧縮無しで通れるようになる。従って、弁２３６が開ポジションにあるのかそれとも閉ポジションにあるのかにより、コンプレッサ１１２から冷媒ライン１１０へと供給される冷媒は、それぞれ未圧縮状態又は圧縮状態となる。
【００２６】
次に、図３Ａ〜図３Ｄには、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２の中心部分２２０の横断面が示されている。図示部材に含まれているのは、上スクロール要素２０６，下スクロール要素２０８それぞれの上フィンガ２３０，下フィンガ２３４と、下スクロール要素２０８の本体２３２である。大略、図３Ａ〜図３Ｄには、上スクロール要素２０６に対する下スクロール要素２０８の振動サイクルが、上フィンガ２３０，下フィンガ２３４それぞれの横方向位置の変化を通じ示されている。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２の他部材は簡略化のため省略されている。
【００２７】
この振動サイクルは、全体として、ｘｚ平面に沿った時計回り運動である。図３Ａに示す第１位置では、下スクロール要素２０８ひいてはその下フィンガ２３４が振れて最も右に来ている。その後、それら下フィンガ２３４は９０°回り、図３Ｂに見られる如く最下位置に達する。そこでは、スクロールフィンガ２３０，２３４の最外位置間に幾ばくかの分離が生じ、それにより形成される隙間２３６ａ内に幾ばくかの未圧縮冷媒が入ってくる。下フィンガ２３４が更に９０°振れると、図３Ｃに見られる如くそれら下フィンガ２３４が最左位置へと偏倚して隙間２３６ｂが拡がり、より多くの未圧縮冷媒が入れるようになる。図３Ｄでは、下フィンガ２３４が更に９０°回って最上位置に来ている。看取しうる通り、隙間２３６ｃ内に入った冷媒がスクロール要素２０６，２０８内のより深いところへと動き、この振動サイクルの結果として捕らわれ始める。図３Ａに戻り、隙間２３６ｄ内の冷媒は、最終的に、スクロール要素２０６，２０８のフィンガ２３０，２３４間に捕らわれる。図３Ａ〜図３Ｄを眺めることで、また隙間（総じて２３６）の経路を辿ることで看取しうるように、下フィンガ２３４が振動し続けるにつれ隙間２３６の容積が小さくなっていき、その隙間２３６内の冷媒が中心２３８のより近くへと追いやられる。同質量の冷媒がより小さな容積内に追いやられるので、この冷媒は圧縮される。中心２３８では冷媒がこうして圧縮冷媒となり、次いでそれが上チャンバ２１４内へと解き放たれて冷媒ライン１１０内へと排出される。
【００２８】
次に、図４Ａ及び図４Ｂにはディジタルコンプレッサ１１２の縦断面が示されている。図４Ａ及び図４Ｂには上スクロール要素２０６及び下スクロール要素２０８が示されており、他部材は簡略化のため省略されている。大略、図４Ａ及び図４Ｂには、弁２３６が閉ポジションにあるとき（図４Ａ）と弁２０６が開ポジションにあるとき（図４Ｂ）とを対比し、スクロール要素２０６，２０８の向きが示されている。
【００２９】
即ち、図４Ａの閉ポジションでは、中心部分２２０内の冷媒が上フィンガ２３０・下フィンガ２３４間に捕らわれる。従って、スクロール要素２０６，２０８が振動しているときには、その捕らわれた冷媒が、図３Ａ〜図３Ｄとの関連で述べた通り圧縮される。しかしながら、弁２３６が開ポジションにあるときには、中心部分２２０が拡がって、スクロール要素の本体２２８・２３２間に付加的空間が生じる。このときスクロール要素２０６，２０８を振動させることで、冷媒を、圧縮させるのではなく、中心部分２２０内にあるその付加的空間内へと差し向けることができる。従って、スクロール要素２０６，２０８が振動しているときでさえも冷媒を中心部分２２０内に通すことができ、それを圧縮無しでディスチャージチャネル２４０に通し上チャンバ２１４内へと出すことができる。
【００３０】
弁２３６によりスクロール要素２０６・２０８間の間隔を保持することができ、またそれを本件分野で既知の如く様々なやり方で行うことができる。図１には、例えば、弁２３６の開放指令に応じ弁２２６（例．ソレノイド弁）がそれら２個のスクロール要素２０６，２０８を分離させる様子が示されている。例えば、弁２３６を圧力ライン２４２に連結し、その圧力ライン２４２により供給される流体圧によって、下スクロール要素２０８を長手方向に動かせるようにすればよい。
【００３１】
次に、図５には、本件技術に係る冷却システム１００の概略ブロック構成が示されている。典型的には、流体ライン１０６（図示せず）が熱交換器１０２内に通され、それにより搬送される作動流体が本冷却システム１００により除熱される。コンプレッサ１１２のモータ２１０は固定速度で回転する（１分当たり回転数が変わらない）。結果として、圧縮された冷媒の流量と、コンプレッサ１１２内で冷媒が圧縮されるか否かを定める弁２３６とを、設定されているデューティサイクルに従い変化させることで、対応するＤＵＴ試験システムの要請を充足させることができる。本システム１００では、計測及び／又は入力された変数に依拠し、その設定デューティサイクルが決定される。熱交換器１０２内で流体が除熱された後は、その除熱流体を本システム１００から出し、様々な用途にて用いること、例えばＤＵＴ試験システムを除熱することができる。
【００３２】
そのため、コントローラ５０２は、除熱流体の望ましい流出温度（即ち目標温度）を示す入力５０４を、ユーザから受け付ける。コントローラ５０２は、情報を処理及び格納すること並びに信号を送受信することが可能なコンピュータ、ＡＳＩＣ、チップ等とすることができる。コントローラ５０２の働きで、個々のデューティサイクルに関し、コンプレッサ１１２の弁２３６を作動させて開ポジション又は閉ポジションにすることで、その流体を目標温度まで除熱することができる。そのデューティサイクルは多数の変数に準拠しうる。コントローラ５０２は、本システム１００内での流体の流量を報告する流量計５０６や、その流体の現在の流出温度を報告する流体温度センサ５０８から、フィードバックを受ける。付加的な流体センサを配設して、本システム１００に入る流体の流体流入温度をコントローラ５０２に報告することもできる。与えられた目標流体温度で流出させるため、コントローラ５０２は、設定されている流体温度が充足される（即ち本システム１００を出る流体の温度がその目標温度となる）まで、それら流体流入温度及び流体流量を踏まえ設定デューティサイクルに亘り弁２３６に指令を与える。
【００３３】
流体流量が増加していて目標温度が不変な場合、各サイクルにてより長時間に亘り弁２３６が「閉」ポジションに位置し、より大容量のコンプレッサ出力がもたらされるよう（即ちコンプレッサ１１２が各サイクルにてより多くの時間を冷媒圧縮に費やすよう）、デューティサイクルが修正される。また、所与流量にて、設定目標温度がより高くされた場合は、各サイクル中にてより長時間に亘りその弁が「開」ポジションに位置し、コンプレッサ１１２の出力が減少する。
【００３４】
コンプレッサ１１２は熱負荷保護器付で製作されているので、コンプレッサ１１２内温度が過剰になるとそれが作動してモータ２１０への電力供給が開放され、ひいてはコンプレッサ１１２が停止する。そのため、幾つかの実施形態では、その熱負荷保護器が始動しないようそのデューティサイクルに関し負荷除去時間制限が設けられる。これにより、モータ２１０との関係で、十分に気体を除熱することが可能となる。例えば、９０％なる負荷除去時間制限を設定することで、弁２３６が決して「開」ポジションにならない時間を、所与デューティサイクルの９０％超とすることができる。更に、各デューティサイクルの合計サイクル時間を制限し、例えば１０秒を下回らないようある種の下限又は最短サイクル時間を設けることができる。サイクル時間が短いと、潤滑を成立させて早期摩耗を防ぐことができないのである。大略、１０〜３０秒なるサイクル時間が幾つかの典型的実施形態では用いられる。これら負荷除去時間制限及び最短サイクル時間は、ユーザによる入力を通じコントローラ５０２に与えることも、予めプログラミングしておくこともできる。
【００３５】
場合によっては、目標温度より僅かに（例．３〜７℃或いは約５℃）低い温度への流体除熱を図るよう、コントローラ５０２が構成される。その場合、その流体を加熱することで、所望の流体流出温度を達成することができる。例えば、その流体に係る目標温度が−４５℃に設定されているとする。その場合、コントローラ５０２により−５０℃なる温度への流体除熱を図ることで、その流体を所望値より僅かに低温とすることができる。他方で、本システム１００には、流体が熱交換器１０２を出てから僅かの間にその流体を加熱するよう構成された、ヒータ１４０（図１参照）をも組み込むことができる。従って、本システム１００によれば、ヒータ１４０に通電して空気を約５℃分だけ加熱することで、目標流体流出温度たる５０℃を達成することができる。流体をより迅速且つ精密に加熱することは、それ（とりわけ本システム１００内における低温のそれ）を除熱することよりも容易であるので、これにより、出て行く空気の温度を所望の目標温度と一致させることに加え、エネルギを節約することができる。
【００３６】
次に、図６Ａ〜図６Ｃでは、様々な設定デューティサイクルの例が与えられている。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、コンプレッサ１１２内で冷媒が圧縮される（即ち弁が全閉の）「オンモード」か、コンプレッサ１１２内を進行する冷媒が圧縮されない（即ち弁が全開の）「オフモード」で動作する。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、完全な「オン」と完全な「オフ」との狭間の可変モードでは動作しない。従って、設定されたオンモード・オフモード間デューティサイクルを採用して、その冷媒により提供される本システム１００での所望除熱総量を調整することができる。
【００３７】
上述の通り、設定デューティサイクルには、所与期間にてディジタルスクロールコンプレッサ１１２が冷媒の圧縮に費やす（即ち弁が閉ポジションにある）時間の量に比した、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２内を進行する冷媒が圧縮されない（即ち弁が開ポジションにある）時間の量が、反映される。図６Ａ〜図６Ｃではその期間が約１５秒とされているが、他の実施形態では別の期間、例えば１０〜３０秒のそれが用いられることもありうる。設定デューティサイクルが変更されるまでは、コンプレッサ１１２は、その期間に比し同一な設定時間長に亘り、オンポジション及びオフポジションで稼働する。例えば、図６Ａが表しているのは１０％容量にて機能しているコンプレッサである。これは、各１５秒のサイクル中、コンプレッサがオンになるのは約１０％の期間即ち１．５秒であり、オフになるのは約９０％の期間即ち１３．５秒であることを、意味している（オンオフに費やされる時間には±１０％の偏差が許される）。同様に、図６Ｂが示しているのは５０％容量でのコンプレッサであり、これはそのコンプレッサが約７．５秒に亘りオン、約７．５秒に亘りオフとなることを意味している。そして、図６Ｃが示しているのは９０％容量でのコンプレッサであり、これはそのコンプレッサが約１３．５秒に亘りオン、約１．５秒に亘りオフとなることを意味している。設定デューティサイクルを変更することで、上述の通り、コンプレッサ１１２を別の容量にて稼働させること、ひいては流体流出温度を目標流体温度に近づけ保つことができる。これを周期的に実行し、所与期間経過毎に新規設定デューティサイクルを定めることができ、或いは、変数及び／又は入力データが顕著に変化するたびにコントローラ５０２により新たなデューティサイクルを実装することができる。
【００３８】
次に、図７には、コンプレッサ１１２での電力消費と、フル容量の動作の百分率との関係が、ライン７０２のグラフで示されている。コンプレッサ１１２をフル容量に対し高い百分率で動作させるほど、そのコンプレッサ１１２での電力消費が多くなる。オフモードで動作させる際にコンプレッサにて必要となるエネルギは、オンモード時に用いられるそれの約１０％に過ぎない。従って、図６Ａに示す如く所与デューティサイクルに亘り１０％容量にて動作させる際には、例えば、フル容量での動作時にコンプレッサ１１２がさもなければ消費したはずの最大電力に対し約２５％しか、コンプレッサ１１２にて消費されない（グラフ点７０４を参照）。図６Ｂに示す如く５０％容量にて動作させる際には、フル容量の電力に対し約６０％しか、コンプレッサにて消費されない（グラフ点７０６）。図６Ｃに示した９０％容量では、フル容量の電力に対し９０％をやや上回る程がコンプレッサ１１２により消費される（グラフ点７０８）。従って、入力又は計測された変数に基づきデューティサイクルを修正することで、目標温度を踏まえフル容量未満でコンプレッサ１１２を動作させ、有益にも電力消費を減らすことができる。同様に、コンプレッサ１１２をフル容量で動作させたときに得られる最大除熱温度までではなく、目標温度まで或いはそれより僅かに低い温度まで流体を除熱するだけで、本システム１００では、除熱された流体を再加熱するための付加的なエネルギがほとんど又は全く消費されなくなる。これにより、更に、エネルギ及びコストが節約される。
【００３９】
そして、図８には、本件技術に係るＤＵＴ除熱システム動作方法が示されている。本方法はブロック８０２にて開始される。ステップ８０４では、複数個の縦続配列された熱交換器１０２内に延びるよう、冷媒ライン１１０及び流体ライン１０６が配設される。ステップ８０６ではディジタルスクロールコンプレッサ１１２が配設される。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２はインテイク２０２を有しており、冷媒ライン１１０からの冷媒混合物をそこからディジタルスクロールコンプレッサ１１２へと供給することができる。場合によっては、インテイク２０２に供給される冷媒混合物が、冷媒ライン１１０の低圧側１１０ａから到来する。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は冷媒ライン１１０につながるディスチャージ２０４をも有しており、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２内の冷媒混合物がそれを介し冷媒ライン１１０へと排出される。場合によっては、冷媒混合物がコンデンサ１１４へ、更に冷媒ライン１１０の高圧側１１０ａへと供給されうる。それらインテイク２０２・ディスチャージ２０４の間に、コンプレッサ１１２は、複数個の冷媒混合物圧縮用スクロール要素２０６，２０８を有している。例えば、それらスクロール要素２０６，２０８をモータ２１０に連結し、そのモータによりそれらを互いに振動させることで、上述の通り、それらの間にある冷媒を圧縮することができる。均一且つ連続的に動作するようモータ２１０を構成することで、スクロール要素２０６，２０８を同じく連続的に且つ均一速度にて振動させることが可能となる。コンプレッサ１１２は弁２３６を有しており、それによりスクロール要素２３６を随時分離させて冷媒の圧縮を回避することができる。
【００４０】
冷媒ライン１１０、流体ライン１０６及びディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、様々な実施形態に従い様々な要領で相互作用するようステップ８０４及び８０６にて配設することができる。例えば、幾つかの実施形態によれば、冷媒ライン１１０の低圧側１１０ｂからインテイク２０２へと冷媒混合物が供給されるよう、冷媒ライン１１０を構成することができる。その冷媒混合物を、第１、第２及び第３冷媒を有するものとし、その沸点を互いに異なる第１、第２及び第３沸点とすることができる。例えば、第１沸点を第２沸点より高くすること及び第２沸点を第３沸点より高くすることができる。更に、セパレータ１１６を熱交換器１０２間に配設することができる。それらセパレータ１１６により冷媒を熱交換器１０２間で相異なる混合物へと分離させ、第１の液体優勢混合物を低圧側１１０ａにてエクスパンダ１１８に、また第２の気体優勢混合物を高圧側１１０ｂに供給することができる。
【００４１】
ディジタルスクロールコンプレッサ１１２の弁２３６を閉ポジション・開ポジション間で切り替えることで、コンプレッサ１１２を、それぞれ、冷媒が圧縮されるオンポジションと、冷媒が圧縮されないオフポジションとの間で、切り替えることができる。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２がオン又はオフに費やす時間の量は設定デューティサイクルにより決定される。
【００４２】
ステップ８０８では設定デューティサイクルが決定される。これは、少なくとも部分的には、本システム１００を出る流体に係る目標除熱温度に基づき行われる。場合によっては、設定デューティサイクルを多数の計測変数にも準拠させる。そのために、ステップ８１０にて、変数計測用のセンサを配設することができる。デューティサイクルはコントローラ５０２を用い決定及び設定することができ、また付加的な変数を因子として取り込み設定デューティサイクルを決定するようそのコントローラ５０２を構成することができる。場合によっては、それら変数に、本システム１００を出る流体の流出温度、流体流入温度、並びに流体流量が含まれうる。その設定デューティサイクルを、負荷除去時間制限例えば９０％が含まれるように、及び／又は、設定デューティサイクルに係りその後にデューティサイクルが反復される最短時間長例えば少なくとも１０秒が含まれるように、構成することもできる。
【００４３】
ステップ８１２では、ヒータ１４０を配設し、そのヒータ１４０を熱交換器１０２より下流にて流体ライン１０６に熱連結させることができる。コントローラ５０２によるヒータ１４０との通信で、ヒータ１４０をいつ動作させるか、どの程度まで動作させるかを、決定することができる。ヒータ１４０が配設されているときには、本システム１００によりまずは目標温度より僅かに（例．３〜７℃）低い温度まで熱交換器１０２内で流体が除熱されるよう、ステップ８１４にてデューティサイクルを修正することができる。その後、コントローラ５０２によりヒータ１０２を動作させることで、その流体が本システム１００を出る少し前にその温度を上げることができる。熱交換器１０２内で目標温度より僅かに低い温度まで流体を除熱した上でそれを再び加熱することよりも、目標温度ぴったりまで流体を除熱することの方が難しいので、これはエネルギ効率的であり温度安定性の保持に役立つ。
【００４４】
ステップ８１６では、設定デューティサイクルに従い、弁２３６を閉ポジション・開ポジション間で動作させることで、コンプレッサ１１２をそれぞれオンポジション，オフポジションで動作させることができる。その設定デューティサイクルは、上述の諸方法に従い、様々な時点で変更又は修正することができる。こうしたＤＵＴ除熱システム１００動作方法は、対応するＤＵＴ試験システムにより流体除熱が求められているときにはいつでも実行することができる。そして、本方法は、ステップ８１８にて終了させることができる。
【００４５】
いわゆる当業者には察せられる通り、代替的な諸実施形態に従い幾つかの要素の機能をより少数の要素又は単一の要素で実行することができる。同様に、幾つかの実施形態によれば、図示実施形態との関連で述べたものより少数の動作又はそれらとは異なる動作をいずれかの機能要素に実行させることができる。また、例証目的で個別に示した諸機能要素（例．コントローラ、回路、モータ等）を、ある特定の実現形態に従い他の機能要素内に組み込むことができる。
【００４６】
好適な諸実施形態との関連で本件技術について述べてきたが、いわゆる当業者には直ちに察せられる通り、本件技術の神髄又は技術的範囲から離隔せずに、本件技術に対し様々な変更及び／又は修正を施すことができる。例えば、個々の請求項を複数従属形式にて一部又は全ての請求項に従属させることができ、出願当初の特許請求の範囲にそのような記載がない場合でさえもそうすることができる。
【図１】
2020518781.tif 000003
【図２】
2020518781.tif 000004
【図３Ａ】
2020518781.tif 000005
【図３Ｂ】
2020518781.tif 000006
【図３Ｃ】
2020518781.tif 000007
【図３Ｄ】
2020518781.tif 000008
【図４Ａ】
2020518781.tif 000009
【図４Ｂ】
2020518781.tif 000010
【図５】
2020518781.tif 000011
【図６Ａ】
2020518781.tif 000012
【図６Ｂ】
2020518781.tif 000013
【図６Ｃ】
2020518781.tif 000014
【図７】
2020518781.tif 000015
【図８】
2020518781.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この振動サイクルは、全体として、ｘｚ平面に沿った時計回り運動である。図３Ａに示す第１位置では、下スクロール要素２０８ひいてはその下フィンガ２３４が振れて最も右に来ている。その後、それら下フィンガ２３４は９０°回り、図３Ｂに見られる如く最下位置に達する。そこでは、スクロールフィンガ２３０，２３４の最外位置間に幾ばくかの分離が生じ、それにより形成される隙間２３６ａ内に幾ばくかの未圧縮冷媒が入ってくる。下フィンガ２３４が更に９０°振れると、図３Ｃに見られる如くそれら下フィンガ２３４が最左位置へと偏倚して隙間２３６ｂが拡がり、より多くの未圧縮冷媒が入れるようになる。図３Ｄでは、下フィンガ２３４が更に９０°回って最上位置に来ている。看取しうる通り、隙間２３６ｃ内に入った冷媒がスクロール要素２０６，２０８内のより深いところへと動き、この振動サイクルの結果として捕らわれ始める。図３Ａに戻り、隙間２３６ｄ内の冷媒は、最終的に、スクロール要素２０６，２０８のフィンガ２３０，２３４間に捕らわれる。図３Ａ〜図３Ｄを眺めることで、また隙間２３６ａ〜２３６ｄの経路を辿ることで看取しうるように、下フィンガ２３４が振動し続けるにつれ隙間２３６ａ〜２３６ｄの容積が小さくなっていき、その隙間２３６ａ〜２３６ｄ内の冷媒が中心２３８のより近くへと追いやられる。同質量の冷媒がより小さな容積内に追いやられるので、この冷媒は圧縮される。中心２３８では冷媒がこうして圧縮冷媒となり、次いでそれが上チャンバ２１４内へと解き放たれて冷媒ライン１１０内へと排出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、図４Ａ及び図４Ｂにはディジタルコンプレッサ１１２の縦断面が示されている。図４Ａ及び図４Ｂには上スクロール要素２０６及び下スクロール要素２０８が示されており、他部材は簡略化のため省略されている。大略、図４Ａ及び図４Ｂには、弁２３６が閉ポジションにあるとき（図４Ａ）と弁２３６が開ポジションにあるとき（図４Ｂ）とを対比し、スクロール要素２０６，２０８の向きが示されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
弁２３６によりスクロール要素２０６・２０８間の間隔を保持することができ、またそれを本件分野で既知の如く様々なやり方で行うことができる。図１には、例えば、弁２３６の開放指令に応じ弁２３６（例．ソレノイド弁）がそれら２個のスクロール要素２０６，２０８を分離させる様子が示されている。例えば、弁２３６を圧力ライン２４２に連結し、その圧力ライン２４２により供給される流体圧によって、下スクロール要素２０８を長手方向に動かせるようにすればよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
場合によっては、目標温度より僅かに（例．３〜７℃或いは約５℃）低い温度への流体除熱を図るよう、コントローラ５０２が構成される。その場合、その流体を加熱することで、所望の流体流出温度を達成することができる。例えば、その流体に係る目標温度が−４５℃に設定されているとする。その場合、コントローラ５０２により−５０℃なる温度への流体除熱を図ることで、その流体を所望値より僅かに低温とすることができる。他方で、本システム１００には、流体が熱交換器１０２を出てから僅かの間にその流体を加熱するよう構成された、ヒータ１４０（図１参照）をも組み込むことができる。従って、本システム１００によれば、ヒータ１４０に通電して空気を約５℃分だけ加熱することで、目標流体流出温度たる−４５℃を達成することができる。流体をより迅速且つ精密に加熱することは、それ（とりわけ本システム１００内における低温のそれ）を除熱することよりも容易であるので、これにより、出て行く空気の温度を所望の目標温度と一致させることに加え、エネルギを節約することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
そして、図８には、本件技術に係るＤＵＴ除熱システム動作方法が示されている。本方法はブロック８０２にて開始される。ステップ８０４では、複数個の縦続配列された熱交換器１０２内に延びるよう、冷媒ライン１１０及び流体ライン１０６が配設される。ステップ８０６ではディジタルスクロールコンプレッサ１１２が配設される。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２はインテイク２０２を有しており、冷媒ライン１１０からの冷媒混合物をそこからディジタルスクロールコンプレッサ１１２へと供給することができる。場合によっては、インテイク２０２に供給される冷媒混合物が、冷媒ライン１１０の低圧側１１０ａから到来する。ディジタルスクロールコンプレッサ１１２は冷媒ライン１１０につながるディスチャージ２０４をも有しており、ディジタルスクロールコンプレッサ１１２内の冷媒混合物がそれを介し冷媒ライン１１０へと排出される。場合によっては、冷媒混合物がコンデンサ１１４へ、更に冷媒ライン１１０の高圧側１１０ｂへと供給されうる。それらインテイク２０２・ディスチャージ２０４の間に、コンプレッサ１１２は、複数個の冷媒混合物圧縮用スクロール要素２０６，２０８を有している。例えば、それらスクロール要素２０６，２０８をモータ２１０に連結し、そのモータによりそれらを互いに振動させることで、上述の通り、それらの間にある冷媒を圧縮することができる。均一且つ連続的に動作するようモータ２１０を構成することで、スクロール要素２０６，２０８を同じく連続的に且つ均一速度にて振動させることが可能となる。コンプレッサ１１２は弁２３６を有しており、それによりスクロール要素２３６を随時分離させて冷媒の圧縮を回避することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
冷媒ライン１１０、流体ライン１０６及びディジタルスクロールコンプレッサ１１２は、様々な実施形態に従い様々な要領で相互作用するようステップ８０４及び８０６にて配設することができる。例えば、幾つかの実施形態によれば、冷媒ライン１１０の低圧側１１０ａからインテイク２０２へと冷媒混合物が供給されるよう、冷媒ライン１１０を構成することができる。その冷媒混合物を、第１、第２及び第３冷媒を有するものとし、その沸点を互いに異なる第１、第２及び第３沸点とすることができる。例えば、第１沸点を第２沸点より高くすること及び第２沸点を第３沸点より高くすることができる。更に、セパレータ１１６を熱交換器１０２間に配設することができる。それらセパレータ１１６により冷媒を熱交換器１０２間で相異なる混合物へと分離させ、第１の液体優勢混合物を低圧側１１０ａにてエクスパンダ１１８に、また第２の気体優勢混合物を高圧側１１０ｂに供給することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
ステップ８１２では、ヒータ１４０を配設し、そのヒータ１４０を熱交換器１０２より下流にて流体ライン１０６に熱連結させることができる。コントローラ５０２によるヒータ１４０との通信で、ヒータ１４０をいつ動作させるか、どの程度まで動作させるかを、決定することができる。ヒータ１４０が配設されているときには、本システム１００によりまずは目標温度より僅かに（例．３〜７℃）低い温度まで熱交換器１０２内で流体が除熱されるよう、ステップ８１４にてデューティサイクルを修正することができる。その後、コントローラ５０２によりヒータ１４０を動作させることで、その流体が本システム１００を出る少し前にその温度を上げることができる。熱交換器１０２内で目標温度より僅かに低い温度まで流体を除熱した上でそれを再び加熱することよりも、目標温度ぴったりまで流体を除熱することの方が難しいので、これはエネルギ効率的であり温度安定性の保持に役立つ。
【国際調査報告】
2020518781.tif 000017
2020518781.tif 000018