JP2974974B2 - 冷凍システム - Google Patents

冷凍システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍または空調シ
ステムに関し、特に、モータの動作温度の制御を行うも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、冷凍または空調システムでは、モ
ータの動作温度の制御は、以下の３つの手法のいずれか
で行われている。
【０００３】第一は、サクションガス即ち吸入ガスによ
る冷却手法であり、吸入ガスのフローレートが十分に高
く、吸入ガスの温度が低い場合に行われる。この手法で
は、吸入ガスの温度が十分に低く、モータと低温吸入ガ
スとの間の熱交換によってモータの動作温度を低温に維
持することが可能であることが要求される。
【０００４】第二は、ディスチャージガス即ち吐出ガス
による冷却手法であり、モータは、吐出ガスの温度によ
り制御されるとともに、吐出フローレートを適切に維持
することでモータの温度が制御される。この手法では、
吐出温度がモータの最大安全動作温度よりも低いことが
要求される。状況に応じて、吐出温度の制御のために、
液体インジェクション（liquid injection）が用いられ
る。
【０００５】第三は、エコノマイザガスによる冷却手法
である。エコノマイザは、通常、圧縮器へと流入する蒸
気の飽和圧力及び過熱に依存して制御される。場合によ
っては、蒸気を理論的飽和温度としてフラッシュエコノ
マイザが用いられる。しかし、冷却されるモータとエコ
ノマイザ蒸気との間の温度差及びフローレートは、モー
タを十分低温にして動作信頼性を維持するには十分では
ない。このようにエコノマイザ蒸気がモータを低温に維
持するに十分ではない場合、エコノマイザのフラッディ
ング、即ち液体冷媒を蒸気とともに流入させることが行
われ、更なる冷却が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この手法の問題点は、
特定の結果を得るために必要な液体と蒸気との混合比を
正確に維持できるデバイスがない点である。なぜなら、
上記特定の結果は、制御されるモータの温度に関連する
からである。
【０００７】本願出願人が共有する、１９９５年５月１
８日に出願された米国特許出願番号０８／４４３，５０
８号（１９９３年１２月１４日に出願されて既に放棄さ
れた米国特許出願番号０８／１６７，４６７号の一部継
続出願）、及び、米国特許５，４７５，９８５号のそれ
ぞれに、モータ冷却の構成が開示されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】従来からの熱膨張バルブ
またはデバイスであって、エコノマイザライン内に設け
られているＴＸＶは、電気膨張バルブまたはデバイスＥ
ＸＶに置換されている。このＥＸＶの開閉は、モータの
冷却を強めるまたは弱めるというデマンド即ち要求に応
じて、信号制御される。モータは、その冷却要求の信号
を、モータ巻線内に埋め込まれたセンサを通じて送信す
る。このセンサは、マイクロプロセッサに信号を送る。
また、このマイクロプロセッサは、入力された信号に基
づいて、上記ＥＸＶを開閉させることから、上記のプロ
セスは、アクティブ制御メカニズムとなっている。
【０００９】従来法によりエコノマイズ制御された圧縮
器では、エコノマイズされた蒸気の過熱状態制御のため
に予め膨張を行うデバイスが必要となり、この理由によ
って、圧縮器の動作範囲領域は制限されていた。しか
し、本発明によれば、エコノマイズ制御された圧縮器の
動作範囲の拡張が可能となる。加えて、この手法は、吐
出ライン内の第二の温度検出デバイスを用いることで、
吐出温度の制御に用いることもできる。温度信号は、非
常に臨界的とみなされるいずれかのセンサ（モータの温
度の検出センサと吐出冷媒の温度の検出センサとのいず
れか）に対して優先順位が高くなる制御がなされるよう
に、温度信号が設定される。何故なら、モータ温度制御
及び吐出温度制御のいずれも、同じエコノマイザのフロ
ーの制御の結果としてなされるからである。
【００１０】本発明は、モータ式圧縮器のモータ温度を
制御することを目的とする。
【００１１】また、本発明は、エコノマイザを用いたモ
ータ冷却におけるモータ冷却を行うことをも目的とす
る。これら及び他の目的は、以下の説明で明確に示され
るように、本発明により達成可能である。
【００１２】基本的に、ＥＸＶは、熱交換型のエコノマ
イザのフローの制御に用いられ、このエコノマイザフロ
ーは、その後にモータ冷却のために用いられる。マイク
ロプロセッサは、検出されたモータ巻線の温度に応答し
て、このＥＸＶを制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態を説明する。
【００１４】図１において、参照番号１００は、マイク
ロプロセッサ１０により冷却制御されたモータを備えた
冷凍又は空調システムを示す。モータ式圧縮器１２は、
モータ１３及び圧縮器１４を含む。スクーリュー圧縮器
と示される圧縮器１４は、モータ１３により駆動され、
吸入ライン１６を通じて気相冷媒が流入し、一方、ライ
ン１８からオイルセパレータ２０を通じて、高温高圧の
ガスが凝縮器２２へと吐出される。凝縮器２２からは、
ライン２４を通じて熱交換型のエコノマイザ即ち熱交換
エコノマイザ３０へと冷媒が吐出され、さらに参照符号
３２で示される膨張バルブＸＶ（この膨張バルブはＴＸ
Ｖ、ＥＸＶのいずれでもよい）を流通する。膨張バルブ
を通過した低圧冷媒は、ライン３４を通じて蒸発器３６
へと供給される。この蒸発器３６は、吸入ライン１６を
通じてモータ式圧縮器１２へと接続されている。
【００１５】ＥＸＶ２８が設けられたライン２６は、エ
コノマイザ３０の上流のライン２４から分岐している。
ＥＸＶ２８は、ライン２６を通じてのエコノマイザ３０
へのフローをライン２４に対する熱交換関係によって制
御し、その後に、ライン２６からの冷媒は、モータの冷
却のために、モータ式圧縮器１２へのライン２９を通じ
ての気相／液相混合冷媒として供給される。ＥＸＶ２８
は、マイクロプロセッサ１０によって制御される。モー
タ１３の巻線１３−１上又は巻線１３−１内には、サー
ミスタ４０が設けられており、モータ温度を表す信号
は、このサーミスタ４０からマイクロプロセッサ１０に
入力される。また、マイクロプロセッサ１０は、サーミ
スタ４２からの圧縮器吐出温度を表す信号が入力される
構成としてもよい。
【００１６】動作時においては、モータ式圧縮器１２の
モータ１３が圧縮器１４を駆動して、冷媒ガスが吸入ラ
イン１６を通じて圧縮器内に引き込まれる。この冷媒ガ
スは、圧縮器１４によって圧縮及び加熱され、ライン１
８へと吐出される。オイルセパレータ２０は、高温高圧
の冷媒ガス中に混入したオイルを分離し、その後に冷媒
ガスは凝縮器２２へと流入して凝縮される。凝縮された
冷媒は、ライン２４を通じて熱交換エコノマイザ３０へ
と供給される。
【００１７】エコノマイザ３０からのフローは、液相冷
媒を膨張させる膨張バルブ３２へと供給される。その
後、冷媒は、ライン３４を通じて蒸発器３６へと供給さ
れ、低圧の液相／気相冷媒が熱を吸収し、液相冷媒は蒸
発して気相へと変わる。ＥＸＶ２８は、ライン２６内に
あり、このＥＸＶ２８が開かれると、ライン２４からの
液相冷媒の一部はライン２６へと流され、ＥＸＶ２８を
通過する際に膨張して、エコノマイザ３０を流通するラ
イン２４内の冷媒から熱を奪い、その後にライン２９を
通じてモータ式圧縮器１２へと流入する。ライン２９を
流通する気相／液相冷媒は、ＥＸＶ２８が開かれる程度
即ち開度に基づいて、モータ１３の温度を制御する。Ｅ
ＸＶ２８の開度は、サーミスタ（温度センサ）４０で検
出された温度に応答するマイクロプロセッサ１０によっ
て制御される。このフローは、圧縮器の吐出温度をも低
くするように作用するので、サーミスタ（温度センサ）
４２によって検出された圧縮器吐出温度に応答して、マ
イクロプロセッサ１がＥＸＶ２８を制御する構成も可能
である。
【００１８】ＥＸＶ２８の制御は、サーミスタ４０によ
って検出されたモータの温度に応答しており、これによ
り、膨張バルブＥＸＶ２８は、温度によってのみ制御さ
れるものとなり、かつ、パフォーマンス及びモータ冷却
が最適となるように、エコノマイザのフローレート及び
ガスのクオリティ（即ち気相冷媒と液相冷媒との比率）
が制御される。
【００１９】このシステムでは、冷媒の飽和温度と実際
の温度との間に差はないので、従来の圧力／温度制御手
法を用いることはできない。即ち、従来のＴＸＶでは過
熱蒸気が必要とされるので、このような過熱蒸気が生じ
ないシステムでは使用することができない。従って、本
発明では、従来の手法よりも圧縮器の動作領域が広くな
り、過熱蒸気が生じない動作領域での圧縮器の運転が可
能となる。
【００２０】なお、上述のように、モータ冷却は吐出温
度と相関を有するので、マイクロプロセッサ１０は、サ
ーミスタ４２により検出される吐出温度を制御するよう
にして、ＥＸＶ２８を制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ冷却システムを用いた冷凍
システムの概略説明図。
【符号の説明】
１２…モータ式圧縮器 １３…モータ １３−１…モータ巻線 １４…圧縮器 １６…吸入ライン １８、２４、２６、２９、３４…ライン ２０…オイルセパレータ ２２…凝縮器 ３０…エコノマイザ ３２…膨張バルブ ３６…蒸発器 ４０、４２…サーミスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−60348（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−25256（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭55−56231（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 1/00,1/047

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータ式圧縮器（１２）、吐出ライン
    （１８）、凝縮器（２２）、熱交換エコノマイザ（３
    ０）、膨張装置（３２）、蒸発器（３６）、吸入ライン
    （１６）がこの順に設けられ、温度制御手段を有した冷
    凍システム(１００)において、 前記モータ式圧縮器のモータの動作温度を表すパラメー
    タを検出する検出手段（４０）と、 前記モータを冷却するように、冷媒を膨張させて前記エ
    コノマイザを通じて前記モータへと供給する供給手段
    （２８）と、 前記検出手段に応答して、前記エコノマイザイから前記
    モータへの前記冷媒のフローレートを調整することでパ
    フォーマンス及びモータ冷却の双方が最適化されるよう
    に前記供給手段を制御する制御手段（１０）と、を有す
    ることを特徴とする冷凍システム。
  2. 【請求項２】 前記供給手段は、電気膨張バルブを含む
    ことを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
  3. 【請求項３】 前記吐出ラインの温度の検出手段をさら
    に有し、前記制御手段は、この吐出ラインの温度の検出
    手段にも応答して制御を行うことを特徴とする請求項１
    記載の冷凍システム。
  4. 【請求項４】 前記モータ式圧縮器の圧縮器は、単段圧
    縮器であり、前記エコノマイザを通じての前記膨張され
    た冷媒は、前記モータ式圧縮器の前記モータのみに供給
    されることを特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
JP8325194A 1995-12-06 1996-12-05 冷凍システム Expired - Fee Related JP2974974B2 (ja)

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