JP2008512641A - 脱負荷を有する多重温度冷却システム - Google Patents

脱負荷を有する多重温度冷却システム Download PDF

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Abstract

圧縮機は、入口と、出口と、該入口と該出口との間に設けられた少なくとも1つの第1の中間ポートと、を有する。コンデンサは、冷媒を受けるように圧縮機に連結される。第1および第2の蒸発器は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結される。導管は、第1の蒸発器から圧縮機入口への戻り流路と、第2の蒸発器から中間ポートへの第2の戻り流路と、を画定する。バイパス導管は、第1の蒸発器と圧縮機入口との間の第1の場所と、第2の蒸発器と第1のポートとの間の第2の場所との間に延在する。

Description

本発明は冷却に関する。より具体的には、本発明は多重温度冷却システムに関する。
多重温度冷却システムは当業界で公知である。このようなシステムは、多くの場所を複数の異なった温度に冷却する。別々の蒸発器が各々の場所に配設されていてもよい。米国特許第5,065,591号明細書では、複数の圧縮機および単一のコンデンサを特色とする多重温度システムが記載されている。
本発明の1つの態様は、入口と、出口と、該入口と該出口との間における少なくとも1つの第1のポートと、を有する圧縮機を有する装置を含む。コンデンサは、入口および出口を有し、該入口は、冷媒を受けるように圧縮機出口に連結される。第1の蒸発器は、入口および出口を有し、入口は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結され、出口は、圧縮機入口に連結される。第2の蒸発器は、入口および出口を有し、入口は、冷媒を受けるようにコンデンサに連結され、出口は、第1のポートに連結され、冷媒を圧縮機に戻し、圧縮機入口と第1のポートとの間における圧縮経路をバイパスする。バイパス導管は、第1の蒸発器と圧縮機入口との間の第1の場所と、第2の蒸発器と第1のポートとの間の第2の場所と、の間に延在する。第1のバルブは、バイパス導管を通る流れを直接制御するように配置される。
種々の実施態様において、第2のバルブが、第2の場所と第1のポートとの間の流れを直接制御するように配置されてよい。第1および第2のバルブはソレノイドバルブであってよい。制御システムが、第1および第2のバルブに連結されて第1および第2のバルブの運転を制御してよい。第1および第2のバルブは、システムの特性的なサイクル時間よりも長い時間にわたって実質的に開放または閉鎖状態にあるように運転されてよい。圧縮機は、スクロール型の圧縮機であってよい。装置はこのような圧縮機を1つのみ有してよい。制御システムが、第1のバルブに連結されて第1のバルブの運転を制御してよい。制御システムは、装置を第1のモードおよび第2のモードで選択的に運転させるように構成されてよい。第1のモードでは、第1のバルブが閉じられ、第1の蒸発器が第1の空間を第1の特性的な温度に維持し、第2の蒸発器が第2の空間を、第1の特性的な温度よりも少なくとも10℃高い第2の特性的な温度に維持する。第2のモードでは、第1のバルブが開放され、第1の蒸発器が第1の空間を第1の特性的な温度に維持し、第2の蒸発器が第2の空間を、第1の特性的な温度から5℃以内の第2の特性的な温度に維持する。制御システムは、第1および第2の空間のうち少なくとも1つの空間にあるサーモスタットの設定変更に応答して、装置を第1のモードから第2のモードに切り替えるように構成されてよい。第1および第2の空間は、それぞれ冷蔵車輌の第1および第2の空間であってよい。少なくとも1つの熱交換器が、第1および第2の蒸発器のうち少なくとも1つから排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよい。第1の熱交換器が、第1の蒸発器から排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよく、第2の熱交換器が、第2の蒸発器から排出された冷媒から、圧縮機から排出された冷媒に熱交換してよい。圧縮機から下流に延在する冷媒流路部分に沿って、第1の熱交換器の供与導管が、第2の熱交換器の供与導管の下流にあってよい。圧縮機から下流に延在する冷媒流路部分は、第1の分岐および第2の分岐に分岐されてもよい。第1の分岐は、第1の熱交換器の供与導管、第1の蒸発器、および第1の熱交換器の受容導管を通って延在する。第2の分岐は、第2の熱交換器の供与導管、第2の蒸発器、および第2の熱交換器の受容導管を通って延在する。装置は、第2の蒸発器の下流から第1および第2の蒸発器の上流へのフィードバック流路区分を有するエコノマイザを含んでよい。
本発明の他の態様は、入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路と、該圧縮経路に沿った中間位置にある中間ポートと、を有する冷媒圧縮手段を備えた装置を含む。装置は、コンデンサ、第1の蒸発器および第2の蒸発器を含む。手段は、入口ポート、出口ポート、中間ポート、コンデンサ、第1および第2の蒸発器を連結して、第1の蒸発器を第1の温度で運転し、第2の蒸発器を第1の温度よりも低い第2の温度で運転するとともに、第1および第2の温度の間の所望の差の変更に対応する。
種々の実施態様において、上記連結手段は、第1の蒸発器から中間ポートまでの第1の流路と、第2の蒸発器から吸引ポートまでの第2の流路と、の間におけるバイパス流路に設けられたバイパスバルブを含んでよい。上記手段は、バイパス流路と中間ポートとの間の第1の流路に設けられた第2のバルブを含んでよい。バイパスバルブおよび第2のバルブの開放および閉鎖の各々は、検知された状態および使用者(ユーザ)の入力のうち少なくとも1つに応答して行われてよい。
本発明の他の態様は、第1および第2の場所を冷却する方法を含む。入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路を有する圧縮機によって冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒が凝縮される。凝縮された冷媒の第1の部分が、第1の蒸発器で膨張されて第1の場所を冷却する。凝縮された冷媒の第2の部分が、第2の蒸発器で膨張されて第2の場所を冷却する。第1の運転モードにおいては、第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、圧縮機の入口ポートに戻され、第1の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、圧縮機の入口と出口ポートとの間の中間ポートに戻される。第2の運転モードにおいては、第1の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻され、第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻される。
種々の実施態様において、第3の運転モードがあってよい。第3のモードにおいては、中間ポートから入口ポートへの冷媒の循環流が許容され、冷媒の少なくとも一部が、第1の蒸発器から入口ポートに戻され、第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部が、入口ポートに戻されてよい。第1の運転モードにおいては、第2の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよく、第1の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が中間ポートに戻されてよい。第2の運転モードにおいては、第1の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよく、第2の蒸発器からの冷媒の実質的に全量が入口ポートに戻されてよい。少なくとも1つの蒸発器からの冷媒のエコノマイザ部分がフィードバックされてよい。
本発明の1つまたは複数の実施例の詳細を添付の図面および以下の詳細な説明に記述する。本発明の他の特徴、目的および利点は、説明、図面および請求の範囲から明らかとなろう。なお、異なる図面における同種の参照番号および記号は同種の要素を示す。
図1は、第1および第2の場所(空間/容積)22,24を冷却する従来のシステム20を示している。例示的な第1および第2の場所は、冷蔵コンテナ26におけるより高温のコンパートメントおよびより低温のコンパートメントである。例示されたシステムでは、前記コンパートメント内に第1の蒸発器30および第2の蒸発器32がそれぞれ配置される。蒸発器に冷媒を供給するために、単一の圧縮機34が吸引(入口)ポート36から冷媒を受け、排出(出口)ポート38から冷媒を排出する。冷媒は排出ポートからコンデンサ40に送られる。コンデンサから流出した冷媒は、分岐されて各蒸発器に送られる。第1の分岐42は、第1の膨張バルブ43、第1の蒸発器30およびスロットルバルブ44を通って延在する。第2の分岐45は、第2の膨張バルブ46および第2の蒸発器32を通り、第1の分岐と合流して吸引ポート36へと戻る。したがって、低温の蒸発器32を出た冷媒は、吸引ポート36に直接戻る。高温の蒸発器30を出た冷媒は、スロットルバルブ44を通った後に吸引ポートに戻る。蒸発器30はより高い温度で作動するので、低温の蒸発器32より高い温度および圧力で冷媒を排出する。バルブ44により、2つの圧力間の逓減がもたらされる。バルブ44に伴う絞り(スロットル)プロセスは非効率となる。
図2は、場所22,24を冷却する他のシステム50を示している。このシステムは、吸引ポート54および排出ポート56を有する圧縮機52を備えており、該ポート間に圧縮経路が画定される。この圧縮経路の中間部分に、圧縮機は中間ポート58を備える。排出ポート56から排出された冷媒は、コンデンサ60を通り、次いで、2つの分岐に分かれる。第1の分岐61は、第1の膨張バルブ62および高温蒸発器64を通って中間ポート58へと戻る。第2の分岐65は、膨張バルブ66および低温蒸発器68を通って吸引ポート54へと戻る。圧縮経路における中間ポート58の位置は、このポートにおける圧力が高温蒸発器の所望の出口圧力に相当するように選択される。スクリュー型およびスクロール型の圧縮機においては、中間ポートの正確な位置を最適化するための広い自由度があってもよく、また圧縮機の据え付け中または据え付け後に、いくつかの位置から1つまたは複数の位置を選択することができるように、圧縮機を構成してもよい。レシプロ型の圧縮機においては、好都合なことに中間ポートを多段圧縮機の中間の段に配置させることができる。この場合は、各段の大きさを所望の中間圧力が得られるように選択することができる。
バイパスバルブ70がバイパス導管71に配置されており、このバイパス導管71は、蒸発器64と中間ポート58との間における一方の端部と、蒸発器68と吸引ポート54との間における他方の端部とにおいて、第1の分岐61と第2の分岐65とを連結している。バイパスバルブの開閉を制御するために、制御システム72がバイパスバルブ70に連結されていてもよい。例示的なバイパスバルブ70は電磁弁(ソレノイドバルブ)である。任意選択で、第2のバルブ74(例えば、ソレノイドバルブ)を第1の分岐61においてバイパス導管71の第1の端部と中間ポート58との間に配設してもよい。同様に第2のバルブ74を制御システム72に連結してもよい。制御システム72(例えば、一般または専用のコンピュータ、マイクロコントローラなど)は、様々なセンサおよびユーザ入力装置(例えば、吸引および排出圧力センサ、蒸発器温度センサ、サーモスタットなど)に連結されて入力を受けてもよく、また圧縮機モータに連結されて圧縮機の運転を制御してもよい。
基本運転モードにおいては、バイパスバルブ70が閉じられ、第2のバルブ74(もしあれば)が開かれる。しかし、蒸発器64,68が互いに実質的に近接する飽和温度で運転されるならば、基本モードにおける運転は非効率あるいは非実用的となる。中間ポート58が圧縮プロセスの中間にあるので、中間ポート58に入る冷媒は吸引ポート54よりも高い圧力でなければならない。2つの蒸発器は実質的に近接する飽和圧力(したがって温度)にはなり得ない。
第2の運転モードでは、バイパスバルブ70が開かれる。バイパスバルブ70を開くことは、一方では両者が中間部における制限なしに互いに接続されることによって、他方では過剰の圧力を中間ポート58から低圧の吸引ポート54へと排出することによって、2つの蒸発器を互いに相殺する。蒸発器64を出た流れは第1の分岐61からバイパス導管71を通って第2の分岐65へと流れて、そこから吸引ポート54へと戻る。加えて、中間ポート58から第1の分岐61に流入し、バイパス導管71を通って吸引ポート54へと戻る循環流がある。したがって、このモードでは、両方の蒸発器が互いに同じ条件で運転される。循環流により、蒸発器を通る合計冷媒流量が低減し、比較的低い合計冷却量が付与される。吸引ポート54から圧縮機に流入した流れの一部が中間ポート58から排出されて吸引ポート54へと戻るので、圧縮機を通る正味流量が低減する。これは、両方の蒸発器からの正味冷却所要量が低い場合には望ましい。また、バイパスされた蒸気が完全な圧縮プロセスを通らないので、動力消費が低減する。
第2のバルブ74が含まれる場合には、第3の運転モードが可能である。この第3のモードにおいては、バイパスバルブ70が開かれ、第2のバルブ74が閉じられる。第2のバルブ74を閉じることにより、第2のモードの循環流が生じなくなる。第2のモードと同様に、蒸発器は並列に同じ条件で運転される。しかし、圧縮機が完全に利用されるため、合計冷媒流量は高くなる。これにより、比較的高い冷却量が得られる。
例示的な実施態様は、2つのコンパートメントを有する冷蔵トラックやトラックトレーラーなどの車輌におけるものである。第1のモードでは、蒸発器64は、より高い温度条件(例えば、コンパートメント22内で生鮮品を輸送するため)にあり、蒸発器68は、より低い温度(例えば、コンパートメント24内で冷凍食品を輸送するため)にある。両方の蒸発器が同一または同一に近い条件である場合(例えば、両方のコンパートメントで生鮮品を輸送するため両コンパートメントをより高い温度/圧力条件で作動する場合)に、低能力運転をもたらすように、システムを第2のモードに移行してもよい。両方の蒸発器が同一または同一に近い条件である場合(例えば、両方のコンパートメントで冷凍食品を輸送するため両方のコンパートメントをより低い温度/圧力条件で作動する場合)に、高能力運転をもたらすように、システムを第3のモードに移行してもよい。これにより、両コンパートメントを併せて冷凍品または非冷凍品に用いるか、あるいは一方のコンパートメントを冷凍品に用いて、他方のコンパートメントを非冷凍品に用いるかという選択肢が実質的に付与される。
第2のバルブ74によって第4のモードが可能である。この第4のモードでは、バイパスバルブ70および第2のバルブ74が両方とも閉じられる。第1の分岐61を通流する流れはない(蒸発器64を通る流れまたは循環流)。これにより、蒸発器64が効果的に停止され、圧縮機の全出力が蒸発器68を通る。この第4のモードは、非常に特定の実施態様において用いられ得る。例えば、冷蔵トレーラーの場合は、少量の冷蔵貨物がコンパートメント24に入れられ、コンパートメント22が冷蔵されない(例えば、空または非腐敗性のものを収容する)場合に用いられ得る。
例示的な実施態様においては、バイパスバルブ70および第2のバルブ74は、その構造または運転において二状態(バイスタティック)(すなわち、絞りのような連続的または漸進的な中間的開口状態を有さず、完全開放または完全閉鎖のどちらか)である。バイパスバルブ70および第2のバルブ74は、比較的ゆっくりと切り替えられる(例えば、絞りをシミュレートするために選択された負荷(デューティ)サイクルによって高速度で変調される急速切り替え二状態バルブのようではなく)。すなわち、バルブは検出された状態変化または入力変化に応答して(むしろこのような変化に先立って)開閉されてよい。バルブは、冷媒がシステムを巡回するのに要する時間よりも長い時間にわたって開放または閉鎖状態に留まっていてもよい。例えば、第2のバルブ74は、コンパートメント22の冷却能力をコンパートメント24内の蒸発器68の能力とは独立に制御するために、コンパートメント22内のサーモスタットに応答して切り替えられてよい。あるいは、コンパートメント22の冷却を維持しながらコンパートメント24の冷却能力を低減するために、バイパスバルブ70および第2のバルブ74の両方が一定時間の間、開かれてもよい。両コンパートメントとも所要能力を越える場合は、従来のシステムと同様に圧縮機を一定時間の間、停止してもよい。しかし、他の状況においては、比較的高い速度でバルブを切り替えることが望ましい場合がある。この割合は、連続的な変調と同程度な速度であってもよく、またそうでなくてもよい。
図3は、圧縮機102を有する他の実施例のシステム100を示しており、この圧縮機102は、吸引ポート104、排出ポート106および中間ポート108を備える。コンデンサ110は、主管112および分岐114,116を有する出力導管を有する。高温膨張バルブ118および高温蒸発器120が分岐114に配設され、低温膨張バルブ122および低温蒸発器124が分岐116に配設される。例示的な実施例では、主管112の一部分は、対応する蒸発器の下流において分岐114,116の一部分と熱交換関係にある。図3では、これを例示的な熱交換器126,128の形態で示しており、該熱交換器は、主導管の熱供与区間および分岐導管の熱受容区間をそれぞれ含む。主導管に沿って、第1の熱交換器126は第2の熱交換器128の上流にある。システム50の場合と同様に、システム100は、バイパス導管131にバイパスバルブ130を有し、このバイパス導管131は、第1の分岐114における第1の端部から、第2の分岐116における第2の端部まで延びている。同様に、任意選択で、第2のバルブ132を第1の分岐114上でバイパス導管131と中間ポート108との間に配置してもよい。
熱交換器126,128は、クロスフロー型熱交換器、パラレルフロー型熱交換器またはカウンターフロー型熱交換器であり、図示した実施例では、冷却システムに一般に用いられる液体−吸引熱交換器(LSHX:liquid−to−suction heat exchanger)を示している。圧縮機に戻る長い吸引配管を有する冷却システムまたは吸引配管の断熱が不完全な配管を有する冷却システム、あるいは高温の環境を有する冷却システムでは、圧縮機に戻る吸引ガスへと上記の環境から熱が移動する。圧縮機は一定容積の流れを送るため、熱移動によって圧縮機に入る吸引ガスの密度が低下し、システムを通る冷媒流の質量が減少する。これは、吸引配管への熱移動に実質的に等しい、正味冷却能力の損失をもたらす。コンデンサから膨張バルブに流入する液体は、しばしば上記環境よりも高い温度にあり、膨張バルブおよび蒸発器に入る前にこの液体の冷却が起これば、システムの冷却能力の増加となる。前記LSHXは、膨張バルブに入る液体を、蒸発器から出る吸引ガスへと熱エネルギーを移動させることによって冷却する。これによって吸引ガスは環境に近いレベルに加温されるので、ガスが圧縮機へと戻る際に、付加的な熱移動は全くあるいはほとんどない。膨張バルブおよび蒸発器に入るより低温の液体により、正味冷却能力が増加する。このようにして、蒸発器を出る吸引ガスの冷却能力が、圧縮機へと戻る途中の吸引配管内で失われる代わりに、システムの冷却能力を押し上げるように利用される。これにより、システムの効率が改善され(これは全て実質的に付加的な圧縮機動力なしに行われる)、より小型化された(例えば、より安価な)システムで冷却負荷を担うことを許容する。
図4は、吸引ポート154、排出ポート156および中間ポート158を有する圧縮機152と、コンデンサ160と、を有するシステム150を示しており、前記構成要素は、図3のものと同様であってもよい。また、高温バルブ168、低温膨張バルブ172、蒸発器170,174も図3のものと同様であってよい。しかし、システム150では、熱交換は、熱交換器176,178において、バルブと蒸発器との組み合わせの上流および下流に位置する分岐164,166の一部分の間で行われる。システム50およびシステム100と同様に、バイパスバルブ180が、第1の分岐164における第1の端部から第2の分岐166における第2の端部まで延びるバイパス導管181に配設される。同様に、任意選択で、第1の分岐164上でバイパス導管181と中間ポート158との間に第2のバルブ182を配設してもよい。
変更形態の1つとして、1つまたは複数のエコノマイザを付加してもよい。図5は、システム200を示す。圧縮機202は、ポート204,206,208を有しており、該構成要素は、図2のものと実質的に同様であってもよい。同じように、コンデンサ210、高温バルブ212、低温膨張バルブ216、高温蒸発器214および低温蒸発器218は同様であってもよい。システム200は、高温蒸発器214と中間ポート208との間の高温分岐232から主管234まで延びるエコノマイザバイパス導管230を含む。低温分岐236は、低温膨張バルブ216および低温蒸発器218を通って延びて、吸引ポート204へと戻る。
エコノマイザ熱交換器240は、導管230の熱受容区間242と、主管234の熱供与区間244と、を含む。エコノマイザ膨張バルブ250が、導管230において前記区間242と、主管234との合流点と、の間に設けられている。システム50,100,150と同様に、バイパスバルブ260がバイパス導管261に配設される。例示的なパイバス導管261は、第1の分岐232上でエコノマイザバイパス導管230との合流点と中間ポート208との間における第1の端部から、第2の分岐236上で低温蒸発器218と吸引ポート204との間における第2の端部まで延びている。任意選択で、第1の分岐232上でバイパス導管261と中間ポート208との間に第2のバルブ262を配設してもよい。
エコノマイザバイパス導管230を通って迂回した冷媒の冷却能力は、主管234を通る主液体流に対して付加的な冷却を与えるように利用される。この冷却された主流は、蒸発器へと流れ、増加した冷却能力を与える。バイパス導管230内の蒸気は、低温蒸発器218の圧力よりも高い中間的な圧力にあり、中間的な圧力の圧縮機ポート208へと戻り、主流の一部として再圧縮される。部分的な圧縮のみが必要とされるため、増加した蒸発器の能力に必要な圧縮動力の増分は、従来の回路が使用される場合に必要な圧縮動力の一部に過ぎない。したがって、エコノマイザ回路を用いることによって、比例増より少ない動力増加でシステム能力が増加し、全体の効率が改善される。冷却サイクルにおいて、この改善は非常に大きい(例えば、10〜30パーセント、またはそれ以上)。別の実施例として、エコノマイザは、より小型のシステムで所与または若干の増加した能力を許容し、または、能力、効率および大きさのバランスをとることを許容する。
本発明のいくつかの実施例を説明した。しかしながら、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく種々の改良がなされ得ることは明らかである。例えば、この原理は種々の現存の、または開発中のシステムの改良に適用され得る。改良として具体化された場合は、原システムの詳細は任意の特定の実施態様の詳細に影響を与え得る。したがって、他の実施例は以下の請求の範囲の範囲内にある。
先行技術のシステムの概略図である。 本発明の原理による第1のシステムの概略図である。 本発明の原理による第2のシステムの概略図である。 本発明の原理による第3のシステムの概略図である。 本発明の原理による第4のシステムの概略図である。

Claims (22)

  1. 入口と、出口と、該入口と該出口との間の少なくとも1つの第1のポートと、を有する圧縮機と、
    冷媒を受けるように前記圧縮機の出口に連結された入口と、出口と、を有するコンデンサと、
    冷媒を受けるように前記コンデンサに連結された入口と、前記圧縮機の入口に連結された出口と、を有する第1の蒸発器と、
    冷媒を受けるように前記コンデンサに連結された入口と、冷媒を圧縮機に戻すように前記第1のポートに連結された出口と、を有し、前記圧縮機の入口と前記第1のポートとの間で圧縮経路をバイパスする、第2の蒸発器と、
    前記第1の蒸発器と前記圧縮機入口との間における第1の場所と、前記第2の蒸発器と前記第1のポートとの間における第2の場所と、の間に延びるバイパス導管と、
    前記バイパス導管を通る流れを直接的に制御するように配設された第1のバルブと、
    を備えることを特徴とする装置。
  2. 前記第2の場所と前記第1のポートとの間における流れを直接的に制御するように配設された第2のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記第1のバルブおよび前記第2のバルブがソレノイドバルブであることを特徴とする請求項2に記載の装置。
  4. 前記第1および第2のバルブの運転を制御するように前記第1および第2のバルブに連結された制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の装置。
  5. 前記第1および第2のバルブは、ソレノイドバルブであって、前記システムの特性的サイクル時間より長い時間にわたって実質的に開放または閉鎖状態にあるように運転されることを特徴とする請求項3に記載の装置。
  6. 前記圧縮機がスクロール型の圧縮機であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  7. 単一のそのような圧縮機のみを備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  8. 前記第1のバルブの運転を制御するように、前記第1のバルブに連結された制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  9. 前記制御システムが前記装置を選択的に運転するように構成されており、
    第1のモードでは、
    前記第1のバルブが閉じられ、
    前記第1の蒸発器が、第1の特性温度に第1の空間を保ち、
    前記第2の蒸発器が、前記第1の特性温度よりも少なくとも10℃高い第2の特性温度に第2の空間を保ち、
    第2のモードでは、
    前記第1のバルブが開かれ、
    前記第1の蒸発器が、第1の特性温度に第1の空間を保ち、
    前記第2の蒸発器が、前記第1の特性温度から5℃以内の第2の特性温度に第2の空間を保つことを特徴とする請求項8に記載の装置。
  10. 前記制御システムが、前記第1および第2の空間の少なくとも一方におけるサーモスタットの設定変化に応答して、前記システムを前記第1のモードから前記第2のモードに切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
  11. 前記第1および第2の空間が、それぞれ冷蔵車輌における第1および第2の空間であることを特徴とする請求項8に記載の装置。
  12. 前記第1および第2の蒸発器の少なくとも一方から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う少なくとも1つの熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  13. 前記第1の蒸発器から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う第1の熱交換器と、
    前記第2の蒸発器から排出された冷媒から、前記圧縮機から排出された冷媒へと熱交換を行う第2の熱交換器と、
    をさらに備える請求項1に記載の装置。
  14. 前記第1の熱交換器の供与導管が、前記圧縮機から下流に延びる冷媒流路部分に沿って、前記第2の熱交換器の供与導管の下流に位置することを特徴とする請求項13に記載の装置。
  15. 前記圧縮機から下流に延びる冷媒流路部分が、
    前記第1の熱交換器の供与導管、前記第1の蒸発器、および前記第1の熱交換器の受容導管を通る第1の分岐と、
    前記第2の熱交換器の供与導管、前記第2の蒸発器、および前記第2の熱交換器の受容導管を通る第2の分岐と、
    に分岐することを特徴とする請求項13に記載の装置。
  16. 前記第2の蒸発器の下流から、前記第1および第2の蒸発器の上流へのフィードバック流路区分を有するエコノマイザをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  17. 入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路と、該圧縮経路に沿った中間位置にある中間ポートと、を有する冷媒圧縮手段と、
    コンデンサと、
    第1および第2の蒸発器と、
    前記入口ポート、前記出口ポート、前記中間ポート、前記コンデンサ、第1の蒸発器および第2の蒸発器を連結する手段であって、
    前記第1の蒸発器を第1の温度で運転し、該第1の温度より低い第2の温度で前記第2の蒸発器を運転し、
    前記第1の温度と前記第2の温度との間の所望の差の変更に対応するように連結する手段と、
    を備えることを特徴とする装置。
  18. 前記連結する手段は、
    前記第1の蒸発器から前記中間ポートに至る第1の流路と、前記第2の蒸発器から吸引ポートに至る第2の流路との間におけるバイパス流路に沿ったバイパスバルブと、
    前記バイパス流路と前記中間ポートとの間で前記第1の流路に設けられた第2のバルブと、
    を備え、
    前記バイパスバルブおよび前記第2のバルブの各々の開閉が、感知された状態およびユーザ入力の少なくとも一方に応答することを特徴とする請求項17に記載の装置。
  19. 第1の場所および第2の場所を冷却する方法であって、
    入口ポートと出口ポートとの間における圧縮経路を有する圧縮機で冷媒を圧縮することと、
    圧縮された冷媒を凝縮させることと、
    前記第1の場所を冷却するように、凝縮された冷媒の第1の部分を第1の蒸発器で膨張させることと、
    前記第2の場所を冷却するように、前記凝縮された冷媒の第2の部分を第2の蒸発器で膨張させることと、
    第1の運転モードにおいて、
    前記第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻し、
    前記第1の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を、前記圧縮経路に沿って前記圧縮機の入口ポートと出口ポートとの間に位置する前記中間ポートに戻すことと、
    第2の運転モードにおいて、
    前記第1の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻し、
    前記第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の入口ポートに戻すことと、
    を含む冷却方法。
  20. 第3の運転モードにおいて、
    前記中間ポートから前記入口ポートへの冷媒の循環流を許容することと、
    前記第1の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻すことと、
    前記第2の蒸発器からの冷媒の少なくとも一部分を前記圧縮機の前記入口ポートに戻すことと、
    をさらに含む請求項19に記載の冷却方法。
  21. 前記第1の運転モードにおいて、
    前記第2の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻され、
    前記第1の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記中間ポートに戻され、
    前記第2の運転モードにおいて、
    前記第1の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻され、
    前記第2の蒸発器からの実質的に全ての冷媒が前記入口ポートに戻されることを特徴とする請求項19に記載の冷却方法。
  22. 前記第1の蒸発器および前記第2の蒸発器の少なくとも一方からの前記冷媒のエコノマイザ部分をフィードバックすることをさらに含む請求項19に記載の冷却方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010061624A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 サンデン株式会社 冷凍システム
JP2010520985A (ja) * 2006-11-30 2010-06-17 キャリア コーポレイション 冷媒チャージ貯蔵
JP2013528769A (ja) * 2010-04-26 2013-07-11 ワールプール・エシ・ア 冷蔵庫の冷却システムおよび流体圧縮器の吸引システム

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101116208B1 (ko) * 2004-05-17 2012-03-06 삼성전자주식회사 압축기의 제어 장치 및 방법
KR20080097451A (ko) * 2006-03-23 2008-11-05 다이킨 고교 가부시키가이샤 냉동장치, 및 냉동장치의 분석장치
EP1857363A1 (fr) * 2006-05-19 2007-11-21 Lebrun Nimy Dispositif de régulation de température
WO2010017384A2 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Carrier Corporation Improved operation of a refrigerant system
CN102460036A (zh) 2009-06-12 2012-05-16 开利公司 具有多负载模式的制冷剂系统
US20110100035A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 Taras Michael F Two-phase single circuit reheat cycle and method of operation
US9453669B2 (en) * 2009-12-08 2016-09-27 Thermo King Corporation Method of controlling inlet pressure of a refrigerant compressor
CN103717985B (zh) 2009-12-18 2016-08-03 开利公司 运输制冷系统和用于运输制冷系统以解决动态条件的方法
WO2013134337A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Carrier Corporation Closed loop capacity and power management scheme for multi stage transport refrigeration system
US20140060459A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Heat recovery system and heat recovery method
FR2999481B1 (fr) * 2012-12-14 2015-12-18 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de conditionnement thermique pour vehicule automobile et installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation correspondante
US9382911B2 (en) * 2013-11-14 2016-07-05 Danfoss A/S Two-stage centrifugal compressor with extended range and capacity control features
CN107356003B (zh) 2016-05-10 2021-04-20 比亚迪股份有限公司 热泵空调系统及电动汽车
CN107351624B (zh) * 2016-05-10 2020-08-25 比亚迪股份有限公司 热泵空调系统及电动汽车
US10457118B2 (en) * 2017-10-12 2019-10-29 Ford Global Technologies, Llc Vehicle and vehicle cooling system
JP6373469B1 (ja) * 2017-11-08 2018-08-15 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ヒートポンプ
FR3087000B1 (fr) * 2018-09-11 2021-04-09 Renault Sas Systeme de climatisation multi-evaporateurs a compresseur electrique a injection de vapeur, notamment pour vehicule automobile electrique ou hybride
US11221165B2 (en) * 2019-09-17 2022-01-11 Laird Thermal Systems, Inc. Temperature regulating refrigeration systems for varying loads
DE102020201348A1 (de) 2020-02-04 2021-08-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Kältemittelkreislauf und Verfahren zum Betrieb eines Kältemittelkreislaufs
US11273687B2 (en) * 2020-04-30 2022-03-15 Thermo King Corporation System and method of energy efficient operation of a transport climate control system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3577742A (en) * 1969-06-13 1971-05-04 Vilter Manufacturing Corp Refrigeration system having a screw compressor with an auxiliary high pressure suction inlet
US4209998A (en) * 1978-12-21 1980-07-01 Dunham-Bush, Inc. Air source heat pump with displacement doubling through multiple slide rotary screw compressor/expander unit
JPS6048463A (ja) * 1983-08-25 1985-03-16 株式会社デンソー 冷房冷凍装置
US5065591A (en) 1991-01-28 1991-11-19 Carrier Corporation Refrigeration temperature control system
US6047556A (en) * 1997-12-08 2000-04-11 Carrier Corporation Pulsed flow for capacity control
JP3847499B2 (ja) * 1999-10-07 2006-11-22 松下冷機株式会社 二段圧縮冷凍冷蔵装置
JP2001263901A (ja) * 2000-03-15 2001-09-26 Hitachi Ltd 冷蔵庫
JP3975664B2 (ja) * 2000-09-29 2007-09-12 三菱電機株式会社 冷凍冷蔵庫、冷凍冷蔵庫の運転方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010520985A (ja) * 2006-11-30 2010-06-17 キャリア コーポレイション 冷媒チャージ貯蔵
WO2010061624A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 サンデン株式会社 冷凍システム
JP2013528769A (ja) * 2010-04-26 2013-07-11 ワールプール・エシ・ア 冷蔵庫の冷却システムおよび流体圧縮器の吸引システム
US9335084B2 (en) 2010-04-26 2016-05-10 Whirlpool S.A. Cooling system of a refrigerator and suction system for a compressor fluid

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Publication number Publication date
WO2006031616A3 (en) 2007-07-05
ES2553955T3 (es) 2015-12-15
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BRPI0514241A (pt) 2008-06-03
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WO2006031616A2 (en) 2006-03-23
EP1800072A4 (en) 2010-07-28
EP1800072B1 (en) 2015-11-11
CN100549559C (zh) 2009-10-14
US7353660B2 (en) 2008-04-08
CN101076695A (zh) 2007-11-21
US20060053811A1 (en) 2006-03-16

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