JP4106327B2 - 被冷却環境の冷却制御システム、冷却システム制御方法、および冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、特に冷却システムに一般的に応用される可変能力圧縮機を使用する、被冷却環境の冷却制御システム、冷却システム制御方法、および冷却器に関し、このシステムおよび方法により被冷却区画または環境の温度の最小および最大限界に応じて接点の導通状態を変えるタイプの従来のサーモスタットを使用して、圧縮機の回転特性を調節し冷却システムの性能を最大化することができる。

冷却システムの基本的な目的は、被冷却区画または環境から外部環境へ熱を運び出す装置を使用し、前記区画または環境の内部温度をしばしば測定して熱を運ぶ装置を制御し、問題とする冷却システムのタイプに対して温度を予め定められた限界内に維持することにより、一つ（またはいくつかの）被冷却区画または環境内部を低温に維持することである。

応用するタイプの冷却システムの複雑さに応じて、維持される温度限界はより限定的であったりなかったりする。

冷却システムから外部環境へ熱を運ぶ通常の方法は、それを介して冷却流体またはガスが循環する、冷却閉回路（すなわち、冷却回路）に接続された密閉圧縮機を使用することであり、この圧縮機は冷却閉回路内部を冷却ガスが流れるようにする機能を有し、冷却ガスの蒸発および凝縮が生じる点間に決められた圧力差を課すことができ、熱運搬および低温生成プロセスが行われるようにすることができる。

圧縮機は正常運転状況において必要なものよりも高い冷却能力を供給するようなディメンジョンとされ、臨界状況は予知される。キャビネット内の温度を許容限界内に維持するためにこの圧縮機の冷却能力はある種の調節を必要とする。

（従来技術の説明）
圧縮機の冷却能力を調節する最も一般的な方法は被冷却環境の内部温度の展開に従ってそれをオンオフすることである。その場合、被冷却環境の内部温度が予め定められた限界を超える時に圧縮機をオンとし、この環境の内部温度がやはり予め定められた下限に達する時にそれをオフとするサーモスタットを用いる。

冷却システムを制御するこの制御装置に対する既知の解決方法は温度と共に膨張する流体を含むバルブを組み合わせることであり、それは被冷却環境の内部温度に曝されるように取り付けられバルブ内に存在する流体の膨張および収縮に感応する電磁スイッチに機械的に接続されている。その応用に従って、スイッチを予め定められた温度でオンオフすることができる。このスイッチは圧縮機に供給される電流を遮断し、その動作を制御し、冷却システムの内部環境を予め定められた温度限界内に維持する。

それは単純であるために最も広く使用されているタイプのサーモスタットであるが、圧縮機に供給される電力を遮断する接点を開閉するコマンドを発生するため、可変能力の圧縮機の速度調節を許可しないという制限がある。

冷却システムのもう一つの解決方法は、たとえば、ＰＴＣ−ＴＹＰＥ（正温度係数）電子温度センサ、その他、により被冷却環境の内部温度値を読み出し、この読み出した温度値を予め定められた基準と比較し、圧縮機に供給されるエネルギを管理する回路へのコマンド信号を発生し、冷却能力の正しい調節を行うことができる電子回路を使用して、圧縮機をオンオフするか、あるいは可変能力型の場合には供給冷却能力を変えることにより被冷却環境内で所望の温度を維持するようにすることである。このタイプのサーモスタットの限界は圧縮機の速度調節を促進するための付加コストが含まれ、圧縮機の制御とは別にサーモスタット回路内で実施される、ある論理処理能力および圧縮機の正しい動作速度を規定する制御アルゴリズムによりこの機能に対して正しく適応する必要があるという事実である。

被冷却環境の内部温度を制御するもう一つの解決方法がＵＳ４，８５０，１９８に開示されており、それは圧縮機の励起制御の他に、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷却システムを開示している。この制御は予め定められた最大および最小温度限界に基づいて圧縮機の励起または非励起を決定するサーモスタットからの温度読出しに従ってマイクロプロセッサにより遂行される。このシステムに従って、被冷却環境内で測定された温度に応じて圧縮機の動作時間にわたる制御が予知される。

また、従来技術から文献ＷＯ９８／１５７９０に記載された解決策も知られており、そこでは２つの温度限界に応じてスイッチのサーモスタットの開閉を促進するタイプの単純なサーモスタットの接点の開閉情報を用いる、コントローラにより車軸速度したがって圧縮機の冷却能力が調節される。この技術は各動作サイクルに対する圧縮機速度を調節し、予め定められたステップにおいて各サイクルにおける圧縮機速度を低減する。

この解決策の限界は圧縮機の最も適切な動作状態が各サイクルにおいてステップバイステップで求められるため、システムが低速となりその利点が制限されることである。それには、冷却サイクルに沿って冷却能力の相当な増分が必要とされる場合に、反応時間が制限されて温度の安定化能力が制限され冷却器に対する熱負荷の追加への応答が制限される制約もある。

従来技術からのもう一つの解決策がＵＳ５，４１０，２３０に開示されており、そこでは圧縮機の動作速度が冷却システムの温度および定められた点に応答して調節される制御装置が提案されるが、温度測定回路を必要とするためコスト的に不利となる。

（発明の目的）
本発明の目的は、被冷却区画の内部温度の最大および最小限界に応答して接点を開閉するタイプの従来のサーモスタットを使用して、冷却システムの内部温度を制御し可変能力圧縮機の動作速度を決定する手段を提供することである。

本発明のもう一つの目的は可変能力圧縮機の動作速度を決定することができ、論理処理回路付電子サーモスタットを不要とする冷却システム制御装置、したがって、より経済的なシステムを提供することである。

本発明のもう一つの目的は可変能力圧縮機の動作速度を決定し、圧縮機の最も適切な動作速度を決定して、エネルギ消費を最小限に抑えることができる冷却システム制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は可変能力圧縮機の動作速度を決定することができ、冷却システムに課される熱負荷の変動に対する応答時間を最小限に抑えることができる冷却システム制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は可変能力圧縮機の動作速度を決定し、進行中の動作サイクルに沿って圧縮機の動作能力を修正することができる冷却システム制御装置を提供することである。

（発明の簡単な説明）
本発明の目的は被冷却環境を制御する制御システムにより達成され、温度の２つの最大および最小限界に応答して起動するサーモスタットがこれら２つの限界に関する温度状態を表示することができ、起動電子回路により給電および制御される可変能力圧縮機が圧縮機モータに課される負荷に関連する変数、たとえば、ピストンの電力および回転またはトルクまたは力を測定することができ、圧縮機を起動させるこの電子回路にはマイクロコントローラおよびその中に格納された可変時間バルブも設けられている。環境の冷却を制御する制御システムは可変能力圧縮機およびコントローラを含み、コントローラは圧縮機の負荷を測定して被冷却環境の内部温度状態を検証し圧縮機の冷却能力を起動させる。被冷却環境を冷却する制御システムは電気モータ駆動圧縮機を含み、モータには電流が供給され、圧縮機は可変能力を有し、システムはさらに電流の測定により圧縮機の負荷を測定して被冷却環境の内部温度状態を検証し圧縮機の冷却能力を起動させるコントローラを含み、コントローラは圧縮機をサイクル的に起動するように制御し、冷却能力は被冷却環境の内部温度状態の展開と組み合わせて冷却サイクルに沿って圧縮機の負荷の展開の関数として変更される。

本発明の目的は電子回路により制御される給電圧縮機の制方法により達成され、この制御電子回路は圧縮機に課される負荷に関連する変数の測定を実施し、マイクロコントローラが圧縮機に課される負荷に関連するこの変数の変動率をマイクロコントローラ内に予め格納された最大基準値と比較し、圧縮機に課される負荷のこの変動率がマイクロコントローラ内に格納された基準値よりも高ければマイクロコントローラは圧縮機の冷却能力をこの負荷変動率に比例して増大する。マイクロコントローラは２つの予め定められた限界に関して被冷却環境の温度状態に関する情報を受信し、温度が被冷却環境の内部温度に対して予め定められた最小限界よりも低ければ圧縮機の動作を遮断し、温度が被冷却環境の内部温度に対して予め定められた最大限界よりも高ければ圧縮機の新しい動作サイクルを開始する。マイクロコントローラは冷却システムの動作をその第１の動作すなわち冷却サイクルで開始する、あるいは電力遮断後に、予め定められた高い能力で第１のサイクルにおいて高い冷却能力を与える。マイクロコントローラは被冷却環境の内部温度の最小限界に達する時に圧縮機に課される負荷の値を記録し、この負荷値を後続サイクルにおける動作開始後に圧縮機が必要とする負荷値と比較する。このサイクルはシステムの最善エネルギ効率の状況に関連付けられた予め定められた低冷却能力で開始する。負荷間の関係Ｌ₂／Ｌ₁が予め定められた限界Ｒよりも高ければ、マイクロコントローラは新しい冷却サイクルの動作開始直後ｔ₁＋ｔ₂の負荷Ｌ₂と前のサイクルの終わりに必要な負荷Ｌ₁との間のＫ^*Ｌ₂／Ｌ₁に比例して圧縮機の容量を増分する。マイクロコントローラは第１の冷却サイクルに続く２つの冷却サイクルに沿って、時間ｔ₂の周期で、負荷Ｌ₂を周期的に測定する。負荷間の関係Ｌ₂／Ｌ₁が予め定められた限界Ｒよりも高ければ、マイクロコントローラは期間ｔ₂直後の負荷Ｌ₂および前の冷却サイクルの終わりに測定された、すなわち圧縮機の容量Ｓの最終変更の直後に測定された、負荷Ｌ₁間のＫ^*Ｌ₂／Ｌ₁に比例して圧縮機の容量を増分する。

冷却システムの制御方法は、冷却能力値を変更しＬ₂／Ｌ₁＞ＲならばＳ＝Ｓ．Ｌ₂．Ｋ／Ｌ₁第２の変数値を第１の変数内に格納し、基準値は予め定められ一定値は予め定められ、あるいは現在の冷却能力を維持しＬ₂／Ｌ₁≦ＲならばＳ＝Ｓ、第１の変数値を維持するステップに続いて、一つの冷却サイクルに沿って圧縮機の負荷を測定するステップであって、サイクルは被冷却環境の内部温度状態が許容最大値よりも高い温度であることを示す時に開始するステップと、格納された第２の変数値と格納された第１の変数値Ｌ₁間の関係を計算するステップであって、第２の変数値Ｌ₂は現在の冷却サイクルの負荷に対応し、第１の変数値は圧縮機能力の最終変更の前の負荷に対応するステップと、を含んでいる。

本発明の目的は、さらに、可変能力圧縮機、圧縮機の能力を制御するコントローラ、を含む冷却器により達成され、圧縮機は電気モータにより駆動されモータには電流が供給され、蒸発器は圧縮機に関連付けられて少なくとも一つの被冷却環境内に配置され、コントローラは冷却サイクル内で圧縮機を起動させて被冷却環境の温度状態を温度状態の予め定められた最大および最小限界内に維持し、コントローラは圧縮機の負荷を測定し、冷却環境内の温度状態と組み合わせた圧縮機の負荷の関数として圧縮機の冷却能力を起動させ、圧縮機の負荷の測定は電流の測定によりなされる。

（図面の詳細な説明）
次に、図面に示す実施例に関して本発明をより詳細に説明する。図１に従って、システムは基本的に凝縮器８、被冷却環境１１内に配置された蒸発器１０、毛管制御素子９、圧縮機７を含んでいる。それはサーモスタット４およびサイクル的に起動する圧縮機７の能力Ｓを制御する電子コントローラ２を含むことができる。圧縮機７は冷却回路１２内部のガスの流れを促進し、それは被冷却環境１１からの熱の回収につながる。サーモスタット４と一体の温度センサ６が温度をチェックしチェック結果を予め定められた限界Ｔ₁，Ｔ₂と比較して被冷却環境１１のこの内部温度状態に関する状態５を制御回路２に供給する。圧縮機７の能力制御回路２は給電網から電力値１を吸収し圧縮機７のモータＭに電流３を供給する。

図２に従って、本発明の制御方法により制御される制御システムは、冷却システムの第１の冷却サイクル内で、高い値Ｓ１の予め定められた冷却能力Ｓを確立し、圧縮機７に高レベルのマス（ｍａｓｓ）、したがって、被冷却環境１１の温度Ｔの急速な低減を促進させる。この高い冷却能力Ｓ₁は圧縮機７の作動速度を高めて達成される。本発明の教示に従って、圧縮機が作動している時に、その負荷Ｌｎが第１の冷却サイクルに沿って測定され、被冷却環境１１が所望の最小温度値Ｔ₁に達するまで圧縮機は動作続ける。次に、圧縮機７はターンオフされ、ターンオフ直前に第１冷却サイクルの終わりに圧縮機７により要求される平均負荷Ｌ₁が格納される。

この状況において、圧縮機７がターンオフされると、被冷却環境１１はその絶縁を抜ける熱漏洩およびその内部に加えられることがある熱負荷により暖かくなり、温度Ｔを上昇させる。この温度Ｔ上昇により被冷却環境１１は最大許容温度Ｔ₂に達する。次に、サーモスタット４は制御装置２に信号５を送ってこの温度状態の検出を知らせ、圧縮機７のターンオンを指命する。冷却システムを制御する提案された制御方法に従って、圧縮機７は、可能な最小エネルギ値を消費するシステムの動作を促進するように、予め定められた冷却能力Ｓ＝Ｓ₂で再度ターンオンされる。高効率のこの冷却能力Ｓ₂は一般的に圧縮機７の最低能力に対応し、それは可変能力回転運動圧縮機の場合の最低動作速度に対応する。ターンオンされた後で圧縮機７に課される負荷Ｌｎの測定は、基本的に被制御冷却システムの構造特性に応じて、予め定められた遷移期間ｔ₁後になされる。この期間内に作動圧力が確立され、圧縮機７に課される負荷値Ｌｎはまだ冷却圧縮機の熱負荷状態を適切に表していない。遷移期間ｔ₁が過ぎた後で、圧縮機７に課される平均負荷値Ｌ₂が時間ｔ₂の予め定められた間隔で周期的に測定される。次に、最終作動期間における平均負荷値Ｌ₂と先行する冷却サイクルにおける圧縮機７の負荷値Ｌ₁間の関係Ｌ₂／Ｌ₁を計算し、次に、この関係が予め定められた定数Ｒと比較される。この関係が予め定められた定数Ｒよりも高ければ、圧縮機７の冷却能力Ｓは負荷間のこの関係Ｌ₂／Ｌ₁の比率Ｋで修正される。この状態において、負荷値Ｌ₁は現在の冷却サイクルで測定された最終負荷値Ｌ₂により更新される。負荷間のこの関係Ｌ₂／Ｌ₁が定数Ｒよりも低ければ、システムの冷却能力Ｓは維持される。
Ｌ₂／Ｌ₁＞ＲならばＳ＝Ｓ．Ｌ２．Ｋ／Ｌ１，かつＬ₁＝Ｌ₂
Ｌ₂／Ｌ₁≦ＲならばＳ＝Ｓ

定数Ｒは被制御冷却システムに必要な熱負荷の変動に対する感度の関数として予め定められ、定数Ｋは予め定められた因子であり、熱負荷変動が生じる場合に冷却システムに必要な温度展開の迅速度によって決まる。典型的に、このような値はおよそ下記の値である、Ｒ＝１．０５およびＫ＝１．２０。

次に、冷却環境１１内部の温度Ｔ状態を調べ、最小温度Ｔ１に達していなければ圧縮機７の動作を維持し、予め定められた期間ｔ₂内の圧縮機７の負荷Ｌｎの測定を繰り返し、最終作動期間Ｌ₂の負荷値を更新し、先行作動サイクルＬ₁と最終作動サイクルＬ₂の負荷値間の関係の比較サイクルを繰り返し、この関係を定数Ｒと比較して、前記したように、冷却能力Ｓを修正する。

このサイクルは被冷却環境１１の内部温度Ｔが最小温度値Ｔ₁に達して圧縮機７がターンオフするよう指令されるまで繰り返される。次に、最終動作期間Ｌ₂における圧縮機７の負荷値が先行サイクルＬ₁の負荷値を維持する変数に転送され、被冷却環境１１の内部温度が上昇して最大値Ｔ₂に達するまで圧縮機はターンオフされたままである。次に、やはり低エネルギ消費状態に対応する予め定められた値Ｓ₂に等しい冷却能力Ｓで、圧縮機７は新しい冷却サイクルで再度動作するよう指令され、全サイクルを繰り返す。

図３は被冷却環境１１内の温度状態Ｔとサーモスタット４により発せられるコマンド信号５間の関係を示し、サーモスタット４はセンサ６により温度を感知して信号５を発生し、それはグラフにヒステリシスで示すように、温度Ｔが最小値Ｔ₁または最大値Ｔ₂に達しているかどうかを示す。

圧縮機７の電子容量制御装置２を詳細に示す図４において、モータＭに供給された電流ＩｍはインバーティングブリッジＳｎのキーおよび電圧降下が発生する抵抗Ｒｓを循環し、電圧降下は電源Ｆから印加されるモータＭを循環する電流に比例する。モータＭに加えられる供給電圧Ｖの情報、電流感知抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓの情報、および基準電圧Ｖ０が情報処理回路２１に供給され、それはマイクロコントローラまたはデジタル信号処理装置からなっている。圧縮機７のモータＭの負荷すなわち機械的トルクＬｎはこのモータＭの巻線中を循環する電流Ｉｍに直接比例する。ブラシレス永久磁石を有するモータの場合、この関係は実質的に線形である。次に、情報処理回路２１によりこの抵抗Ｒｓ上の電圧Ｖｓから読み出される、抗電流抵抗器Ｒ中を循環する電流Ｉｍを観察することにより圧縮機７の負荷Ｌｎの極めて精密な計算を行うことができる。圧縮機７の負荷Ｌｎは抗電流抵抗器Ｒ上の電圧および修正係数Ｋ_torque間の線形関係にほぼ従う。
Ｌｎ＝Ｖｓ．Ｋ_torque

モータＭ上の電圧のパルス幅変調がある場合には、モータＭの位相内の平均電流値Ｉｍは、インバーティングブリッジＳｎのキーが閉じている期間に計算された、電流感知抵抗Ｒｓ上で観察された電流値の平均に対応し、それはモータＭの巻線中を循環する電流ＩｍはキーＳｎが開いている期間中に感知抵抗Ｒｓ中を循環しないためである。

圧縮機７の負荷Ｌｎを計算する別の方法はモータＭに送られた電力Ｐの値をモータの回転速度で除すことであり、この電力は電圧ＶとモータＭ上の電流Ｉｍとの積により計算される。このようにして、圧縮機７上の負荷値は次式で計算される。
Ｌｎ＝Ｖ．Ｉｍ／回転速度

図５ａに示すように、モータＭ上のトルクすなわち圧縮機７上の負荷Ｌｎは蒸発温度Ｅとの線形性を維持し、それにより冷却システム上の熱負荷との強い相関が維持される。このようにして、被冷却環境１１が温度Ｔにおいてより高ければ、たとえば、被制御システムの初期作動期間中または被冷却環境１１の内部に熱負荷が加えられる時に、蒸発器１０内の蒸発温度Ｅはより高くなり、圧縮機７による一層の働きが必要となるため、圧縮機７上により大きなトルクすなわちより大きな負荷Ｌｎが生じ、図５ｂのグラフに示すように、モータＭの位相内により強い電流が生じる。図５ｃのグラフに示すように、モータＭにより吸収される電力Ｐの値はトルクおよび回転速度に直接関連し、そこには圧縮機７の異なる能力Ｓａ，ＳｂおよびＳｃが図示されており、Ｓｃは最高能力である。回転機構を有する圧縮機の場合には、この最高能力はより高い速度に対応する。

回転運動圧縮機の場合はガスポンプ機構の車軸したがってモータの車軸上のトルクより特徴づけられ、直線運動圧縮機の場合はピストン（図示せず）上の力すなわち負荷Ｌｎにより特徴づけられる負荷値Ｌｎは主として冷却システムにより課されるガス蒸発温度によって決まる。この蒸発温度はガス圧に直接対応しそれは、次に、ポンプ機構のピストン上の力、したがって、機構の車軸上のトルクを生じる。被冷却環境と蒸発器１０間の良好な熱結合により、被冷却環境内の温度とガス蒸発温度間には緊密な相関がある。蒸発温度が一定であれば、この負荷Ｌｎは圧縮機の任意の作動回転、またはピストン振動の振幅、に対して本質的に一定であり、そのため被冷却環境１１の状況および挙動を表す変数は非常に良い。異なる回転速度または異なるピストンコースにより特徴づけられる、異なる冷却能力Ｓで動作するよう圧縮機が指令される場合には、冷却システムは反応し、ガス圧の変化を導き、凝縮および蒸発温度を変更し、それにより圧縮機の負荷Ｌｎが変更される。

直線型圧縮機７の場合には、モータＭに供給される電力Ｐは各ピストン上の負荷Ｌｎと圧縮機７のこのピストンの変位速度との積に比例し、コントローラ２にはピストン変位速度を制御する責任がある。

すなわち、負荷Ｌｎは実質的に回転／振動に無関係であり、冷却回路１２中を循環するガス蒸発温度によってのみ決まる。回転／振動が択一的であれば２次要因が負荷値Ｌｎに影響を及ぼすが、大きさは小さく、ガス蒸発温度の影響を考えると無視できる。いくつかの最も重要な２次効果は材料の摩擦およびガスの粘性摩擦により損失である。

異なるピストンコースの異なる回転速度により特徴づけられる異なる冷却速度Ｓでの動作を圧縮機が指令される場合には、冷却システムは反応し、ガス圧の変化を導き、凝縮および蒸発温度を変更し、それにより圧縮機の負荷Ｌｎが変更される。

サイクル的に起動する圧縮機７により吸収される電力Ｐの変数の展開、モータのトルクまたは圧縮機７の負荷Ｌｎ、被冷却環境１１の内部温度Ｔおよび圧縮機７の冷却能力Ｓを図６に示す。

温度Ｔが中間所望値Ｔ₁よりも遥かに高い初期作動期間中に、提案された方法は高い冷却能力Ｓ＝Ｓ₁を確立し、それは回転運動圧縮機の場合高い作動回転からなる。高い冷却能力Ｓのこの状態は被冷却環境１１内の温度Ｔが最小時間で低減され、これに関してこの冷却システムに高性能を与えることを保証する。作動期間を通して、サーモスタット４は被冷却環境１１の内部温度Ｔを観察し、制御回路２は圧縮機７の負荷Ｌｎの測定を遂行し、この負荷値の平均がより最近の期間に対して計算され、この期間は数秒または数分であり、結果を変数Ｌ₁内に格納する。被冷却環境１１の内部温度Ｔが最小所望値Ｔ₁に達すると、サーモスタットは電子コントローラ２にコマンド５を送り、それは圧縮機の停止を指令する。

ターンオフ前のこの最終動作期間内に圧縮機７により吸収される電力値Ｐ₁、または直接この最終期間内の圧縮機７上の負荷値Ｌ₁が格納される。

被冷却環境１１の内部温度Ｔまたは温度状態Ｔが上昇して最大許容値Ｔ₂に達するとすぐに、サーモスタット４はコマンド５を発生し、この状況を制御装置２に知らせ、圧縮機７にその作動を再開させる。圧縮機７はエネルギの最小消費を促進する冷却能力Ｓ、予め定められたＳ₂、に対して調節されたその作動を再開する。冷却能力Ｓ₂のこの値はシステムを設計しながら決定され、通常は圧縮機７の最小冷却能力、すなわち、回転運動型圧縮機の場合の最小作動回転に対応する。

圧縮機７の作動再開直後に、吸収された電力値Ｐはピークを示し、それは冷却システム内の圧力遷移によるものであり、それは時間ｔ₁後により安定な状態に達し被制御システムの熱状態に対応し始める。この遷移期間は５分も続くことがある。提案された方法の適切な作動に対して、圧縮機７の負荷Ｌｎの測定はこの時間ｔ₁が過ぎた後で開始される。開始遷移を調整するためのこの待機期間ｔ₁後に、予め定められた時間間隔ｔ₂中圧縮機７の負荷Ｌｎの測定が開始され、この間隔は熱負荷を加えた被制御システムの所望反応時間により決定されかつ冷却システムの定数自体に制限され、それはシステムにある熱外乱、たとえば、ホットフードの追加、ドア開放の延長（システムおよび方法が冷却器に応用される場合）、等が課される場合の蒸発圧変動の現れ方のある遅延を表す。この期間ｔ₂は典型的に数秒から数分までである。圧縮機７の負荷値Ｌ₂がこの時間間隔ｔ₂の最終期間中に計算され、帰還網内に存在する外乱および測定プロセスに固有のノイズによる正規振動を解消する目的から瞬時値Ｌｎの最終読取値の平均が取られる。

最終期間Ｌ₂の平均負荷値が計算されているこの時点において、プロセスは図２に示すように従う。

図７は圧縮機７の作動開始直後、システムの最善エネルギ性能の能力に等しい冷却能力Ｓ＝Ｓ₂において、温度がＴ₂からより高い値Ｔ₃に上がる熱外乱が被冷却環境１１内にあり、それにより圧縮機７の負荷Ｌｎ上に外乱を生じる状況を示す。この最終期間に測定された負荷値Ｌ₂は、この測定期間ｔ₂後で、圧縮機７のターンオフ直後の先行期間において測定された負荷値Ｌ₁よりもきわめて高い値となる。このようにして、測定の最終期間と先行期間の負荷値間の関係Ｌ₂／Ｌ₁により、本例では、予め定められた定数Ｒよりも高い値が生じ圧縮機７の能力が修正される条件が満たされる。次に、圧縮機７の能力Ｓは下記の関係に従って修正される。
Ｌ₂／Ｌ₁＞ＲならばＳ＝Ｓ．Ｌ₂．Ｋ／Ｌ₁

したがって、圧縮機７はより高い冷却速度Ｓ₃で動作開始し、被冷却環境１１の内部温度Ｔを予め定められた最大Ｔ₂および最小Ｔ₁間の所望値に迅速に戻す。圧縮機７の能力Ｓは各測定間隔ｔ₂で作られ被制御システムに加えられる熱負荷に比例し、したがって、システムの迅速で適切な反応を保証する。

圧縮機７の冷却能力Ｓの修正は圧縮機７が作動している期間に沿ってより多い回数生じることがある。

圧縮機７の冷却能力Ｓが被制御システムの要求と適切にバランスしている特定のケースでは、温度Ｔは測定間隔ｔ₂間で検出できない小さい割合で時間の経過と共に上昇することがある。これらのケースでは、図３に提案された方法は先行期間の最終負荷を表す負荷値Ｌ₁が圧縮機７の動作期間を通して基準として使用され、負荷増加が非常に低速で生じる場合に圧縮機７の能力Ｓを修正できることを保証する。

好ましい実施例が開示されたが、本発明の範囲は他の可能なバリエーションを含み、可能な同等のものを含む添付特許請求の範囲の内容によってのみ制限されることを理解しなければならない。

本発明に従った被冷却環境の冷却を制御する制御システムの略図である。 本発明に従った冷却システムの制御方法のフロー図である。 本発明のシステムにおいて使用されるサーモスタットの特性の詳細図である。 本発明に従った圧縮機の制御回路の略図である。 圧縮機内の蒸発温度と結果的に生じる機械的負荷間の関係を示す図である。 圧縮機の機械的負荷とモータ位相内の電流間の関係を示す図である。 圧縮機の機械的負荷と異なる回転において圧縮機により吸収される電力間の関係を示す図である。 システムの初期作動期間において、被冷却環境の内部温度に関連されかつ圧縮機に対して調節された冷却能力に関連された電力と圧縮機の機械的負荷との曲線を示す図である。 冷却システムに熱負荷が加えられる場合の、管理機期間において、被冷却環境の内部温度に関連されかつ圧縮機に対して調節された冷却能力に関連された、電力と圧縮機の機械的負荷の曲線を示す図である。

Claims (31)

1. 被冷却環境（１１）を冷却する冷却制御システムであって、
   前記システムは電気モータ（Ｍ）駆動圧縮機（７）を含み、モータ（Ｍ）には電流（Ｉｍ）が供給され、
   圧縮機（７）は可変能力（５）を有し、
   電流（Ｉｍ）の測定により圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定して被冷却環境（１１）の内部温度状態を検証し圧縮機（７）の冷却能力（Ｓ）を起動させるコントローラ（２）を含み、
   前記システムは、
   コントローラ（２）は圧縮機（７）をサイクル的に起動し、冷却能力（Ｓ）は冷却サイクルに沿った圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）の平均の関数として被冷却環境（１１）の内部温度状態の平均と組み合わせて変更される、
   ことを特徴とする冷却制御システム。
2. 請求項１に記載の冷却制御システムであって、コントローラ（２）は情報処理回路（２１）を含み、情報処理回路（２１）は電流（Ｉｍ）を測定することを特徴とする冷却制御システム。
3. 請求項２に記載の冷却制御システムであって、抵抗（Ｒｓ）が情報処理回路（２１）に関連付けられており、電流（Ｉｍ）は抵抗（Ｒｓ）中を循環することを特徴とする冷却制御システム。
4. 請求項３に記載の冷却制御システムであって、負荷（Ｌｎ）と圧縮機（７）の回転との積に比例する電力（Ｐ）がモータ（Ｍ）に供給され、コントローラ（２）は圧縮機（７）の回転を制御することを特徴とする冷却制御システム。
5. 請求項４に記載の冷却制御システムであって、ピストン上の負荷（Ｌｎ）と圧縮機（７）ピストンの変位速度との積に比例する電力（Ｐ）がモータ（Ｍ）に供給され、コントローラ（２）は圧縮機（７）ピストンの変位速度を制御することを特徴とする冷却制御システム。
6. 請求項４または５に記載の冷却制御システムであって、コントローラ（２）は情報処理回路（２１）を含み、情報処理回路（２１）は電力（Ｐ）を測定することを特徴とする冷却制御システム。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却制御システムであって、冷却システム（１２）は蒸発器（１０）を含み、蒸発器（１０）は圧縮機（７）に関連付けられていて被冷却環境（１１）内に配置されることを特徴とする冷却制御システム。
8. 請求項７に記載の冷却制御システムであって、情報処理回路（２１）に関連付けられた温度感知アセンブリ（４６）を含み、温度感知アセンブリ（４６）は被冷却環境（１１）の温度状態を検証することを特徴とする冷却制御システム。
9. 請求項８に記載の冷却制御システムであって、情報処理回路（２１）は予め定められた最大（Ｔ₂）および最小（Ｔ₁）温度状態値を含み、最大（Ｔ₂）および最小（Ｔ₁）温度状態値は被冷却環境（１１）内の最大および最小温度に対応することを特徴とする冷却制御システム。
10. 請求項９に記載の冷却制御システムであって、コントローラ（２）は圧縮機（７）の最大能力に実質的に近い冷却能力（Ｓ ₁ ）で圧縮機（７）を始動させて被冷却環境（１１）の温度を最小温度（Ｔ ₁ ）まで低減し、最小温度（Ｔ ₁ ）に達した時に圧縮機（７）を予め定められた時間（ｔ ₁ ）だけオフに維持し、この時間（ｔ ₁ ）の値はコントローラ（２）内に格納され、
    コントローラ（２）は最小温度（Ｔ ₁ ）に達した時に負荷（Ｌｎ）の第１の変数（Ｌ ₁ ）を格納し、
    コントローラ（２）は最大冷却能力（Ｓ ₁ ）よりも実質的に低い冷却能力（Ｓ ₂ ）で圧縮機（７）を再始動させ、最小温度（Ｔ ₁ ）に達するまで実質的に低い冷却能力（Ｓ ₂ ）を適用する間負荷（Ｌｎ）の第２の変数（Ｌ ₂ ）を格納し、
    コントローラ（２）は第１の変数（Ｌ ₁ ）を第２の変数（Ｌ ₂ ）で置換する、
    ことを特徴とする冷却制御システム。
11. 負荷（Ｌｎ）を有し被冷却環境（１１）に冷却能力（Ｓ）を巡回的に適用する冷却システム制御方法であって、冷却能力（Ｓ）は可変であり、前記方法は、
    −下記のステップ、
    ａ）Ｌ２／Ｌ１＞ＲならばＳ＝Ｓ．Ｌ２．Ｋ／Ｌ１、であれば、冷却能力（Ｓ）の値を変更して第２の変数（Ｌ₂）の値を第１の変数（Ｌ₁）内に格納し、（Ｒ）は予め定められた基準値であり（Ｋ）は予め定められた一定値であるステップ、または、
    ｂ）Ｌ２／Ｌ１≦ＲならばＳ＝Ｓ、であれば、現在の冷却能力（Ｓ）を維持して第１の変数（Ｌ₁）の値を維持するステップ、に続いて、
    −冷却サイクルに沿って、電流（Ｉｍ）の測定によって、圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定するステップであって、前記サイクルは温度（Ｔ）が最大許容値（Ｔ₁）よりも高いことを被冷却環境の内部温度状態が示す時に開始されるステップと、
    −第２の変数（Ｌ₂）の格納された値と第１の変数（Ｌ₁）の格納された値間の関係（Ｌ₂／Ｌ₁）を計算するステップであって、第２の変数（Ｌ₂）は現在サイクルの負荷（Ｌｎ）に対応し、第１の変数は圧縮機（７）の能力（Ｓ）の最終変更前の負荷（Ｌｎ）に対応するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定するステップは冷却サイクルの開始から第１の予め定められた期間（ｔ₁）が過ぎた後で開始されることを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定した後に、負荷（Ｌｎ）の測定値を第２の変数（Ｌ₂）内に格納するステップを含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、冷却能力（Ｓ）の値を変更するステップ、および冷却能力（Ｓ）を維持するステップの後に、被冷却環境（１１）の内部温度状態（Ｔ）をチェックするステップを含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１１または１３に記載の方法であって、被冷却環境（Ｔ）の内部温度状態（Ｔ）をチェックするステップの後で、被冷却環境の内部温度状態（Ｔ）が最小値（Ｔ₂）に達していないことを示す場合には、圧縮機の負荷（Ｌｎ）を測定するステップに戻ることを特徴とする方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、第２の待機時間（Ｔ₂）が過ぎた後で圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）の測定に戻ることを特徴とする方法。
17. 請求項１１または１３に記載の方法であって、被冷却環境（１１）の内部温度状態（Ｔ）が最小値（Ｔ₂）に達していることを示す場合に現在の冷却サイクルを終了することを特徴とする方法。
18. 請求項１１に記載の方法であって、冷却サイクルの開始は実質的に能力（Ｓ₁）よりも低い速度（Ｓ₂）で圧縮機（７）を動作させるステップを含み、能力（Ｓ₁）は実質的に圧縮機（７）の最大能力に近いことを特徴とする方法。
19. 請求項１１に記載の方法であって、第１の冷却サイクルを開始するステップは、
    −第１の冷却サイクルにおける圧縮機（７）の最大能力に実質的に近い能力に対応する冷却能力（Ｓ₁）で圧縮機（７）を動作させるステップと、
    −圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定するステップと、
    −圧縮機（７）が第１の冷却サイクルで動作している時またはその動作中断後に、冷却サイクルに沿って圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）のより最近の平均値を第１の変数（Ｌ₁）内に格納するステップと、
    −温度状態（Ｔ）をチェックするステップと、
    −状況が（Ｔ₁）よりも下まわっておれば圧縮機（７）の動作を終了させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
20. 請求項１１に記載の方法であって、圧縮機（７）は電気モータ（Ｍ）により駆動され、モータ（Ｍ）には電流（Ｉｍ）が供給され、冷却サイクルに沿って圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定するステップにおいて、測定は電流（Ｉｍ）の測定によりなされることを特徴とする方法。
21. −可変能力（Ｓ）圧縮機（７）と、
    −圧縮機（７）の能力（Ｓ）を制御するコントローラ（２）であって、圧縮機（７）は電気モータ（Ｍ）により駆動され、モータ（Ｍ）には電流（Ｉｍ）が供給されるコントローラ（２）と、
    −蒸発器（１０）と、を含む冷却器であって、
    −蒸発器（１０）は圧縮機（７）に関連付けられて少なくとも一つの被冷却環境（１１）内に配置されており、
    コントローラ（２）が冷却サイクルにおいて圧縮機（７）を起動させて被冷却環境（１１）の内部温度状態（Ｔ）を温度状態の予め定められた最大および最小限界（Ｔ₁，Ｔ₂）内に維持し、
    冷却器は
    コントローラ（２）が圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）を測定し、かつ被冷却環境（１１）の内部温度状態と組み合わせて圧縮機上の負荷（Ｌｎ）の関数として圧縮機（７）の冷却能力（Ｓ）を作動させ、
    圧縮機（７）の負荷（Ｌｎ）の測定は電流（Ｉｍ）の測定によりなされる、
    ことを特徴とする冷却器。
22. 請求項２１に記載の冷却器であって、圧縮機（７）の冷却サイクルは被冷却環境（１１）の内部温度状態（Ｔ）が最大限界（Ｔ₂）に達していることを示す場合にターンオンされることを特徴とする冷却器。
23. 請求項２１に記載の冷却器であって、圧縮機（７）の冷却サイクルは被冷却環境（１１）の内部温度状態（Ｔ）が最小限界（Ｔ₁）に達していることを示す場合に中断されることを特徴とする冷却器。
24. 請求項２１，２２または２３に記載の冷却器であって、
    −蒸発温度（Ｅ）を有する冷却流体および被冷却環境（１１）の内部温度に関する情報を受信するコントローラ（２）を含む冷却回路（１２）を含むことを特徴とする冷却器。
25. 請求項２４に記載の冷却器であって、圧縮機（７）に関連付けられたモータ（Ｍ）に供給される電流（Ｉｍ）は負荷（Ｌｎ）に比例することを特徴とする冷却器。
26. 請求項２５に記載の冷却器であって、抵抗（Ｒｓ）が情報処理回路（２１）に関連付けられており、電流（Ｉｍ）は抵抗（Ｒｓ）中を循環することを特徴とする冷却器。
27. 請求項２４に記載の冷却器であって、負荷（Ｌｎ）と圧縮機（７）車軸の回転との積に比例する電力（Ｐ）がモータ（Ｍ）に供給され、コントローラ（２）は圧縮機（７）車軸の回転を制御することを特徴とする冷却器。
28. 請求項２４に記載の冷却器であって、ピストン上の負荷（Ｌｎ）と圧縮機（７）ピストンの変位速度との積に比例する電力（Ｐ）がモータ（Ｍ）に供給され、コントローラ（２）は圧縮機（７）ピストンの変位速度を制御することを特徴とする冷却器。
29. 請求項２７または２８に記載の冷却器であって、コントローラ（２）は情報処理回路（２１）を含み、情報処理回路（２１）は電力（Ｐ）を測定することを特徴とする冷却器。
30. 請求項２１から２９のいずれか一項に記載の冷却器であって、冷却回路（１２）は蒸発器（１０）を含み、蒸発器（１０）は圧縮機（７）に関連付けられかつ被冷却環境（１１）内に配置されることを特徴とする冷却器。
31. 請求項３０に記載の冷却器であって、情報処理回路（２１）に関連付けられた温度感知アセンブリ（４６）を含み、温度感知アセンブリ（４６）は被冷却環境（１１）の内部温度状態を測定することを特徴とする冷却器。

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