JP2986469B2 - 能力制御のためのパルス化された冷媒流を有するシステム - Google Patents

能力制御のためのパルス化された冷媒流を有するシステム

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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、密閉型空調機又は
冷凍システムに関し、より詳細には密閉型空調機又は冷
凍システムの負荷軽減手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】密閉型空調機又は冷凍システムにおいて
は、用いることの可能な多くの負荷軽減手段がある。本
発明と共通の譲受人による米国特許第4,938,666号は、
ガスバイパスの列の一つのシリンダーの負荷軽減及びサ
クションを遮断することによる全列の負荷軽減とを開示
している。本発明と共通の譲受人による米国特許第4,93
8,029号は、コンプレッサの全ステージにわたり負荷を
軽減すること及びエコノマイザを使用することを開示し
ている。本発明と共通の譲受人による米国特許第4,878,
818号は、バルブを有する通常のポートを使用して、負
荷軽減のためのサクション又はVi制御のための吐出口と
を連結することを開示している。上述のViは吸引圧に対
する吐出圧の比である。用いられているこれらの様々な
手段においては、バルブの構造は、通常完全に開いてい
るか又は完全に閉じており、又はバルブの開度がモジュ
レーションされ、ある固定された位置に保たれるように
構成されている。これらの配置における問題の一つは、
能力を段階的に制御できるにすぎないか、又は能力を制
御するためバルブをある位置で開いたまま固定すべく、
高価なモータで駆動するモジュレーションバルブを用い
なければならないことにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、連続
的な能力制御を供給することにある。
【０００４】本発明の他の目的は、能力モジュレーショ
ンにおける段階的な制御を供給することにある。
【０００５】本発明の更なる目的は、種々の可変コンプ
レッサの使用に代え、より安価な構成を提供することに
ある。
【０００６】本発明の他の目的は、モジュレーションさ
れたバルブに代わる、より安価な構成を提供することに
ある。本発明の上述した目的、及びその他の目的は、後
述する発明の詳細な説明により明らかとなろう。
【０００７】
【発明を解決するための手段】逐次的にコンプレッサ能
力を変化させることは、ソレノイドバルブを全開位置と
全閉位置との間で急速に駆動させることで達成できる。
駆動されるソレノイドバルブは、コンプレッサのサクシ
ョンラインとコンプレッサのエコノマイザライン、及び
／又はコンプレッサのバイパスラインに配置され、この
バイパスラインは、エコノマイザラインを吸引ラインへ
と連結している。バルブが開いている時間の割合は、所
望するモジュレーションの程度によって決定される。し
かしながら、システムの応答時間よりも駆動時間の方が
非常に短いため、バルブは、開いた位置と閉じた位置と
の間を駆動されているというよりはむしろ、あたかも部
分的に開かれた状態のようにされることを特徴とする。
【０００８】基本的には、冷却回路の能力モジュレーシ
ョンにおける逐次的又は段階的な制御は、コンプレッサ
のサクションライン及び／又はコンプレッサのエコノマ
イザライン及び／又はバイパスラインにおいて、ソレノ
イドバルブを急速に駆動させることにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１において、符号１２は、概
ね、閉鎖系冷凍又は空調機システム１０における密閉型
コンプレッサを示す。システム１０は、コンプレッサ１
２と、吐出ライン１４と、凝縮器１６と、ライン１８
と、膨張装置２０と、蒸発器２２と、回路を完成する吸
引ライン２４とを、直列に備えている。ライン１８−１
は、ライン１８より分岐しているとともに、膨張装置３
０を有しており、圧縮過程の中間点に対応するように配
置されたポート１２−１を経由して、コンプレッサ１２
と接続されている。エコノマイザ熱交換器４０は、膨張
装置３０の下流のライン１８−１と膨張装置２０の上流
のライン１８とが熱交換する関係となるように配置され
ている。膨張装置２０及び４０は、電子膨張装置（elec
tronic expansion devices:即ちＥＥＶ）として示され
ており、またマイクロプロセッサ１００へ接続されてい
るのが示されている。膨張装置２０については、少なく
とも、ＥＥＶである必要はなく、例えば熱的膨張装置
（thermal expansion device:即ちＴＥＶ）でもよい。
これまで述べてきたものは概して従来技術である。本発
明は、エコノマイザ熱交換器４０及び蒸発器２２の各々
の下流にあるライン１８−１とライン２４とを連結する
バイパスライン５０を供給するものであり、また、ライ
ン５０にソレノイドバルブ５２を、ライン２４にソレノ
イドバルブ５４を、ライン１８−１のエコノマイザ熱交
換器４０の下流であってライン５０の上流に配設し、ソ
レノイドバルブ５６をエコノマイザ熱交換器４０の下流
でライン５０上流に配設する。ソレノイドバルブ５２，
５４，５６及びＥＥＶ３０は、すべてゾーン入力に応答
するマイクロプロセッサ１００によって制御されてい
る。膨張装置２０が、示されているようにＥＥＶである
場合は、膨張装置２０もまたマイクロプロセッサ１００
によって制御される。システム１０の「正常な」作動に
おいては、バルブ５２と５６とは閉じられており、ま
た、コンプレッサ１２からの高温高圧の冷媒ガスは、ラ
イン１４を経由して凝縮器１６へ供給される。凝縮器１
６で、冷媒ガスは液体へと凝縮され、ライン１８とアイ
ドリング状態にあるエコノマイザ熱交換器４０とを経由
してＥＥＶ２０へと供給される。ＥＥＶ２０により、通
過する液体冷媒の圧力が低下され、一部はフラッシュさ
れる。冷媒の液体・気体混合物は蒸発器２２へと供給さ
れ、液体溶媒が蒸発して要求されるスペースを冷却し、
また、結果として生じたガス状の冷媒はソレノイドバル
ブ５４を有する吸引ライン２４を経由してコンプレッサ
１２へ供給され、サイクルを完成する。
【００１０】上述した作動は、従来技術であり、能力は
ＥＥＶ２０を通じて制御されている。本発明によれば、
ソレノイドバルブ５４を急速にパルス駆動させ、コンプ
レッサ１２の能力を制御することができる。このパルス
駆動をシステム１０の応答時間よりも迅速に行うことに
より、システム１０は、バルブ５４が開いた位置と閉じ
た位置の間で駆動されるのではなく、あたかも部分的に
開いているかのように応答するからである。バルブ５４
がオン、オフである時間の割合を制御することにより、
冷媒モジュレーションが行われるように構成されてい
る。吸引ポンプの使用を避けるため、バルブ５４の「オ
フ」位置に限界流量を設けることもできる。
【００１１】システム１０の能力を増大させるために、
エコノマイザ熱交換器４０が用いられる。エコノマイザ
熱交換器４０においては、ライン１８と１８−１とが熱
交換関係にある。ソレノイドバルブ５６が開かれ、ソレ
ノイドバルブ５２が閉じられていると、ライン１８の液
体冷媒の一部がライン１８−１中へ直接導入される。ラ
イン１８−１ではＥＥＶ３０によって液体冷媒が圧力低
下され、一部はフラッシュされる。低圧の液体冷媒はエ
コノマイザ熱交換器４０中へ流れ、ライン１８−１の冷
媒が、熱せられているライン１８の冷媒から熱を抽出し
て。さらに冷却がなされる。このようにして、蒸発器２
２での冷却効率が増加する。エコノマイザ熱交換器４０
を通過するライン１８−１内の冷媒は、バルブ５６の制
御の下でポート１２−１を経由してコンプレッサ１２へ
供給される。バルブ５６もまたマイクロプロセッサ１０
０によって制御される。ライン１８−１は、従来技術の
ように、コンプレッサ１２の圧縮の途中段階のトラップ
部へと冷媒ガスを送りこむようにされている。しかしな
がら、本発明によれば、バルブ５６を急速に駆動させ、
コンプレッサ１２における圧縮の中間段階へと流される
エコノマイザ流量をモジュレーションすることにより、
ライン１８−１中のエコノマイザ流量、ひいてはシステ
ム能力が制御されることになる。システム１０の能力を
低減するためには、バイパスラインのソレノイドバルブ
５２を用いる。この配置においては、バルブ５６は閉じ
られ、中間圧のガスがコンプレッサ１２からポート１２
−１とライン１８−１とライン５０とを経由して、サク
ションライン２４へとバイパスされる。バイパスさせた
ガスの量、ひいてはシステム能力は、バルブ５２を急速
に駆動させることにより種々変更することができる。し
たがって、ポート１２−１は、エコノマイザのポート及
びバイパス又は負荷軽減のポートとの双方として使用さ
れることになる。
【００１２】上述のように、バルブ５２と５４と５６と
を独立に急速に駆動させることにより、能力モジュレー
ションを決定づけるオフ時間に対して特定のバルブがオ
ンとなる時間を調節することにより、能力の制御が様々
に成されることが明らかであろう。典型的なシステムに
ついてモジュレーションを行う頻度は、０．１〜１００
秒の範囲とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた省力型冷凍又は空調機システム
の概略図。
【符号の説明】
１０…冷凍又は空調機システム １２…コンプレッサ １４…吐出ライン １６…凝縮器 １８…ライン ２０…膨張装置 ２２…蒸発器 ２４…サクションライン ３０…膨張装置 ４０…エコノマイザ熱交換器

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンプレッサ（１２）と、吐出ライン
    （１４）と、凝縮器（１６）と、膨張装置（２０）と、
    蒸発器（２２）と、サクションライン（２４）とを直列
    に備え、圧縮の中間位置に対応する位置で前記コンプレ
    ッサ（１２）に連結された流路（１２−１）が設けられ
    ているとともに、該流路（１２−１）と前記サクション
    ライン（２４）の間に連結されたバイパスライン（５
    ０）を備えたシステムであって、 前記バイパスライン（５０）に配設されたソレノイドバ
    ルブ（５２）と、 前記バイパスライン（５０）の前記ソレノイドバルブ
    （５２）を急速にパルス駆動させて前記サクションライ
    ンへとバイパスされる流速をモジュレーションするため
    の手段（１００）とを備えることを特徴とするシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記流路（１２−１）へ連結するエコノ
    マイザ回路（１８−１、４０）と、 前記エコノマイザ回路（１８−１，４０）に配設された
    ソレノイドバルブ（５６）と、 前記エコノマイザ回路（１８−１，４０）の前記ソレノ
    イドバルブ（５６）を急速にパルス駆動させて、前記コ
    ンプレッサ（１２）へのエコノマイザ流の速度をモジュ
    レーションする手段とを備えることを特徴とする請求項
    １に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記サクションライン（２４）に配設さ
    れたソレノイドバルブ（５４）と、 前記ソレノイドバルブ（５４）を急速にパルス駆動させ
    て前記コンプレッサへの前記サクションラインにおける
    流速をモジュレーションする手段（１００）とを備える
    ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記サクションライン（２４）に配設さ
    れたソレノイドバルブ（５４）と、 前記ソレノイドバルブ（５４）を急速にパルス駆動させ
    て前記コンプレッサへの前記サクションライン（２４）
    における流速をモジュレーションする手段（１００）と
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
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