JP7496817B2 - 冷却システム - Google Patents
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Description
本発明は、冷却システム、より具体的にはCO2-冷凍媒体の直接膨張冷却システムに関連する。
直接膨張(DX)冷却システムは、蒸気圧縮冷凍サイクルを用いた、一般的な冷却システムである。
本発明は、添付の特許請求の範囲によっておよび以下において定義される。
第一の側面において、本発明は、レシーバータンクと、蒸発器と、圧縮機と、気体冷却器とを含む冷却システムを提供し、
- レシーバータンクは、流体入口と、液体出口と、気体出口とを含み、
- 蒸発器は、蒸発器入口と、蒸発器出口とを含み、
- 圧縮機は、圧縮機入口と、圧縮機出口とを含み、
- 気体冷却器は、冷却器入口と、冷却器出口とを含み、
レシーバータンクの液体出口は、第一の導管を介して蒸発器入口へと接続されており、蒸発器出口は、第二の導管を介して圧縮機入口へと接続されており、圧縮機出口は、第三の導管を介して冷却器入口へと接続されており、冷却器出口は、第四の導管を介してレシーバータンクの流体入口へと接続されており、
第一の導管および第四の導管のうちの少なくとも1つは、圧力調節器を含み、
レシーバータンクの気体出口は、第一の導管内の液体冷媒の流れが、使用中に気体流調節器を動作させることによって制御され得るように、第五の導管および気体流調節器を介して蒸発器入口へと接続されている。すなわち、第一の導管を介して蒸発器入口へと入る液体冷媒の流れは、使用中に気体流調節器を動作させることによって制御され得る。
レシーバータンクは、流体入口と、液体出口と、気体出口とを含み、
蒸発器は、蒸発器入口と、蒸発器出口とを含み、
圧縮機は、圧縮機入口と、圧縮機出口とを含み、
気体冷却器は、冷却器入口と、冷却器出口とを含み、
レシーバータンクの液体出口は、第一の導管を介して蒸発器入口へと接続されており、蒸発器出口は、第二の導管を介して圧縮機入口へと接続されており、圧縮機出口は、第三の導管を介して冷却器入口へと接続されており、冷却器出口は、第四の導管を介してレシーバーの流体入口へと接続されており、
第一の導管および第四の導管のうちの少なくとも1つは、圧力調節器を含み、
レシーバータンクの気体出口は、第五の導管および気体流調節器を介して蒸発器入口へと接続されており、方法は、
- 第一の導管内の液体冷媒の低減された流れ、および蒸発器(3)内の低減された冷却能力を得るために、気体流調節器を制御することによって、第五の導管内の気体冷媒の流れを増大させるステップ、または、
- 第一の導管(15)内の液体冷媒の増大された流れ、および蒸発器(3)内の増大された冷却能力を得るために、気体流調節器(21、22)を制御することによって、第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを低減させるステップ
を含む。
実施形態では、第二の側面に従った方法は、
- 蒸発器内部の液体冷媒の沸騰温度に関連する示差温度曲線を得るために第二の導管内の冷媒温度を測定し、示差温度曲線が下降示差温度を示すか上昇示差温度を示すかに依存して、それぞれ第五の導管内の気体冷媒の流れを増大または低減させる、初期のステップ
を含む。
レシーバータンクは、流体入口と、液体出口と、気体出口とを含み、
蒸発器は、蒸発器入口と、蒸発器出口とを含み、
圧縮機は、圧縮機入口と、圧縮機出口とを含み、
気体冷却器は、冷却器入口と、冷却器出口とを含み、
レシーバータンクの液体出口は、第一の導管を介して蒸発器入口へと接続されており、蒸発器出口は、第二の導管を介して圧縮機入口へと接続されており、圧縮機出口は、第三の導管を介して冷却器入口へと接続されており、冷却器出口は、第四の導管および圧力調節器を介してレシーバーの流体入口へと接続されており、
レシーバータンクの気体出口は、第五の導管および気体流調節器を介して蒸発器入口へと接続されており、方法は、
- 冷却器出口と、レシーバータンクの流体入口との間の圧力下降を減少させるために、圧力調節器を制御することによって、第五の導管内の気体冷媒の流れを増大させるステップ、または、
- 冷却器出口と、レシーバータンクの流体入口との間の圧力下降を増大させるために、圧力調節器を制御することによって、第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを低減させるステップ
を含む。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
冷却システム(1)であって、該冷却システム(1)は、レシーバータンク(2)と、蒸発器(3)と、圧縮機(4)と、気体冷却器(5)とを含み、
- 該レシーバータンク(2)は、流体入口(6)と、液体出口(7)と、気体出口(8)とを含み、
- 該蒸発器(3)は、蒸発器入口(9)と、蒸発器出口(10)とを含み、
- 該圧縮機(4)は、圧縮機入口(11)と、圧縮機出口(12)とを含み、
- 該気体冷却器(5)は、冷却器入口(13)と、冷却器出口(14)とを含み、
該レシーバータンク(2)の該液体出口(7)は、第一の導管(15)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、該蒸発器出口(10)は、第二の導管(16)を介して該圧縮機入口(11)へと接続されており、該圧縮機出口(12)は、第三の導管(17)を介して該冷却器入口(13)へと接続されており、該冷却器出口(14)は、第四の導管(18)を介して該レシーバーの該流体入口(6)へと接続されており、
該第一の導管(15)および該第四の導管(18)のうちの少なくとも1つは、圧力調節器(19、25)を含み、
該レシーバータンクの該気体出口(8)は、該第一の導管(15)内の液体冷媒の流れが、使用中に気体流調節器(21、22)を動作させることによって制御され得るように、第五の導管(20)および該気体流調節器(21、22)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されている、
冷却システム(1)。
(項目2)
前記気体流調節器を動作させることによる前記第五の導管(20)内の気体冷媒の流れの低下が、前記第一の導管(15)内の前記液体冷媒の流れを増加させるように、前記気体流調節器(21、22)が配置されている、項目1に記載の冷却システム。
(項目3)
前記第五の導管(20)からの気体冷媒と、前記第一の導管(15)からの液体冷媒との混合物が、使用中に前記蒸発器入口(9)へと入り得るように、前記レシーバータンクの前記気体出口(8)が、前記第五の導管(20)および前記気体流調節器(21、22)を介して前記蒸発器入口(9)へと接続されている、項目1または項目2に記載の冷却システム。
(項目4)
前記レシーバーの前記気体出口(8)からの気体冷媒が、使用中に前記蒸発器入口(9)へと入る前に、該レシーバーの前記液体出口(7)からの液体冷媒と混ぜられ得るように、前記第五の導管(20)が、該レシーバーの該気体出口(8)へと接続されている第一の端と、前記第一の導管(15)へと接続されている第二の端とを有する、項目1~3のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目5)
前記第一の導管および前記第五の導管が、第六の導管(23)を介して前記蒸発器入口へと接続されている、項目1~4のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目6)
前記気体流調節器が二方弁(21)である、項目1~5のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目7)
前記第一の導管と、前記第五の導管と、前記蒸発器入口(9)とが、該第五の導管(20)へと接続される第一の入口と、該第一の導管(15)へと接続される第二の入口と、該蒸発器入口(9)へと接続される出口とを特徴として有する三方連結器(24)によって相互接続されており、該第一の導管(15)内の液体冷媒に作用する、該第五の導管(20)からの気体冷媒流のエジェクター効果が使用中に最小限にされるように、該第二の入口が、該出口に対して角度(α)で配置されている、項目1~6のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目8)
前記角度(α)が約90°である、項目9に記載の冷却システム。
(項目9)
前記気体流調節器が三方弁(22)である、項目1~5のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目10)
前記三方弁(22)が、前記第一の導管(15)へと接続される第一の入口と、前記第五の導管(20)へと接続される第二の入口と、前記蒸発器入口(9)へと接続される出口とを含む、項目9に記載の冷却システム。
(項目11)
前記第二の導管(16)内に配置されている、第一の圧力センサー(27a)および第一の温度センサー(28a)と、圧力調節器(19、25)より上流で前記第四の導管内に配置されている、第二の圧力センサー(27b)および第二の温度センサー(28b)、または圧力トランスミッタ(29)とを含む、項目1~10のいずれか一項に記載の冷却システム。
(項目12)
冷却システムを制御する方法であって、該冷却システムは、レシーバータンク(2)と、蒸発器(3)と、圧縮機(4)と、気体冷却器(5)とを含み、
該レシーバータンク(2)は、流体入口(6)と、液体出口(7)と、気体出口(8)とを含み、
該蒸発器(3)は、蒸発器入口(9)と、蒸発器出口(10)とを含み、
該圧縮機(4)は、圧縮機入口(11)と、圧縮機出口(12)とを含み、
該気体冷却器(5)は、冷却器入口(13)と、冷却器出口(14)とを含み、該レシーバータンク(2)の該液体出口(7)は、第一の導管(15)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、該蒸発器出口(10)は、第二の導管(16)を介して該圧縮機入口(11)へと接続されており、該圧縮機出口(12)は、第三の導管(17)を介して該冷却器入口(13)へと接続されており、該冷却器出口(14)は、第四の導管(18)を介して該レシーバーの該流体入口(6)へと接続されており、
該第一の導管(15)および該第四の導管(18)のうち少なくとも1つは、圧力調節器(19、25)を含み、
該レシーバーの該気体出口(8)は、第五の導管(20)および気体流調節器(21、22)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、該方法は、
- 該第一の導管(15)内の液体冷媒の低減された流れ、および該蒸発器(3)内の低減された冷却能力を得るために、該気体流調節器(21、22)を制御することによって、該第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを増大させるステップ、または、
- 該第一の導管(15)内の液体冷媒の増大された流れ、および該蒸発器(3)内の増大された冷却能力を得るために、該気体流調節器(21、22)を制御することによって、該第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを低減させるステップ
を含む、方法。
(項目13)
前記第四の導管(18)が圧力調節器(19)を含み、前記気体冷媒の流れを増大させるステップが、前記冷却器出口(14)と、前記レシーバータンク(2)の前記流体入口(6)との間の圧力下降を減少させるために、該圧力調節器(19)を制御することを含む、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記第一の導管(15)が圧力調節器(25)を含み、前記気体冷媒の流れを増大させるステップが、該第一の導管(15)にわたる圧力下降を増大させるために、該圧力調節器(25)を制御することを含む、項目12に記載の方法。
(項目15)
- 前記蒸発器(3)内部の前記液体冷媒の沸騰温度に関連する示差温度曲線を得るために前記第二の導管(16)内の冷媒温度を測定し、該示差温度曲線が下降示差温度を示すか上昇示差温度を示すかに依存して、それぞれ前記第五の導管(15)内の気体冷媒の流れを増大または低減させる、初期のステップ
を含む、項目12に記載の方法。
本発明は大いに有利なDX冷却システムを提供し、蒸発器の冷却能力は改善されたやり方で統制/制御され得る。発明に関係する冷却システムで使用される、特に好ましい冷媒はCO2である。図1-5に示されている冷却システムの、対応または類似した特徴は同一の参照番号で表されている。
Claims (14)
- 冷却システム(1)であって、該冷却システム(1)は、レシーバータンク(2)と、蒸発器(3)と、圧縮機(4)と、気体冷却器(5)とを含み、
- 該レシーバータンク(2)は、流体入口(6)と、液体出口(7)と、気体出口(8)とを含み、
- 該蒸発器(3)は、蒸発器入口(9)と、蒸発器出口(10)とを含み、
- 該圧縮機(4)は、圧縮機入口(11)と、圧縮機出口(12)とを含み、
- 該気体冷却器(5)は、冷却器入口(13)と、冷却器出口(14)とを含み、
該レシーバータンク(2)の該液体出口(7)は、第一の導管(15)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、該蒸発器出口(10)は、第二の導管(16)を介して該圧縮機入口(11)へと接続されており、該圧縮機出口(12)は、第三の導管(17)を介して該冷却器入口(13)へと接続されており、該冷却器出口(14)は、第四の導管(18)を介して該レシーバータンク(2)の該流体入口(6)へと接続されており、
該第一の導管(15)および該第四の導管(18)のうちの少なくとも1つは、圧力調節器(19、25)を含み、
該レシーバータンク(2)の該気体出口(8)は、該第一の導管(15)内の液体冷媒の流れが、使用中に調整気体制御弁(21、22)を動作させることによって制御され得るように、第五の導管(20)および該調整気体制御弁(21、22)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、
該第二の導管(16)は、該第二の導管(16)内の冷媒温度を測定するように配置されている温度センサー(28a)を備え、該温度センサー(28a)は、使用中に該第五の導管内の気体冷媒の流れを増大または低減させることによって該蒸発器(3)の冷却能力が調節され得るように、該調整気体制御弁と通信している、
冷却システム(1)。 - 前記調整気体制御弁を動作させることによる前記第五の導管(20)内の気体冷媒の流れの低下が、前記第一の導管(15)内の前記液体冷媒の流れを増加させるように、該調整気体制御弁(21、22)が配置されている、請求項1に記載の冷却システム。
- 前記第五の導管(20)からの気体冷媒と、前記第一の導管(15)からの液体冷媒との混合物が、使用中に前記蒸発器入口(9)へと入り得るように、前記レシーバータンクの前記気体出口(8)が、該第五の導管(20)および前記調整気体制御弁(21、22)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されている、請求項1または請求項2に記載の冷却システム。
- 前記レシーバータンクの前記気体出口(8)からの気体冷媒が、使用中に前記蒸発器入口(9)へと入る前に、該レシーバータンクの前記液体出口(7)からの液体冷媒と混ぜられ得るように、前記第五の導管(20)が、該レシーバータンクの該気体出口(8)へと接続されている第一の端と、前記第一の導管(15)へと接続されている第二の端とを有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 前記第一の導管および前記第五の導管が、第六の導管(23)を介して前記蒸発器入口へと接続されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 前記調整気体制御弁が二方弁(21)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 前記第一の導管と、前記第五の導管と、前記蒸発器入口(9)とが、該第五の導管(20)へと接続される第一の入口と、該第一の導管(15)へと接続される第二の入口と、該蒸発器入口(9)へと接続される出口とを特徴として有する三方連結器(24)によって相互接続されており、該第一の導管(15)内の液体冷媒に作用する、該第五の導管(20)からの気体冷媒流のエジェクター効果が使用中に最小限にされるように、該第二の入口が、該出口に対して角度(α)で配置されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 前記角度(α)が90°である、請求項7に記載の冷却システム。
- 前記調整気体制御弁が三方弁(22)である、請求項1~5のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 前記三方弁(22)が、前記第一の導管(15)へと接続される第一の入口と、前記第五の導管(20)へと接続される第二の入口と、前記蒸発器入口(9)へと接続される出口とを含む、請求項9に記載の冷却システム。
- 前記第二の導管(16)内に配置されている、第一の圧力センサー(27a)と、圧力調節器(19、25)より上流で前記第四の導管内に配置されている、第二の圧力センサー(27b)および第二の温度センサー(28b)、または圧力トランスミッタ(29)とを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の冷却システム。
- 冷却システムを制御する方法であって、該冷却システムは、レシーバータンク(2)と、蒸発器(3)と、圧縮機(4)と、気体冷却器(5)とを含み、
該レシーバータンク(2)は、流体入口(6)と、液体出口(7)と、気体出口(8)とを含み、
該蒸発器(3)は、蒸発器入口(9)と、蒸発器出口(10)とを含み、
該圧縮機(4)は、圧縮機入口(11)と、圧縮機出口(12)とを含み、
該気体冷却器(5)は、冷却器入口(13)と、冷却器出口(14)とを含み、
該レシーバータンク(2)の該液体出口(7)は、第一の導管(15)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、該蒸発器出口(10)は、第二の導管(16)を介して該圧縮機入口(11)へと接続されており、該圧縮機出口(12)は、第三の導管(17)を介して該冷却器入口(13)へと接続されており、該冷却器出口(14)は、第四の導管(18)を介して該レシーバータンク(2)の該流体入口(6)へと接続されており、
該第一の導管(15)および該第四の導管(18)のうちの少なくとも1つは、圧力調節器(19、25)を含み、
該レシーバータンク(2)の該気体出口(8)は、第五の導管(20)および調整気体制御弁(21、22)を介して該蒸発器入口(9)へと接続されており、
該第二の導管(16)は、該第二の導管内の冷媒温度を測定するように配置されている温度センサーを備え、該温度センサーは、該調整気体制御弁(21、22)と通信しており、該方法は、
- 該第二の導管(16)内の該冷媒温度を測定することにより、該蒸発器(3)内の液体冷媒の温度の変化を決定するステップ、および、
- 該温度の変化が負である場合に、該第一の導管(15)内の液体冷媒の低減された流れ、および該蒸発器(3)内の低減された冷却能力を得るために、該調整気体制御弁(21、22)を制御することによって、該第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを増大させるステップ、または、
- 該温度の変化が正である場合に、該第一の導管(15)内の液体冷媒の増大された流れ、および該蒸発器(3)内の増大された冷却能力を得るために、該調整気体制御弁(21、22)を制御することによって、該第五の導管(20)内の気体冷媒の流れを低減させるステップ
を含む、方法。 - 前記第四の導管(18)が圧力調節器(19)を含み、前記気体冷媒の流れを増大させるステップが、前記冷却器出口(14)と、前記レシーバータンク(2)の前記流体入口(6)との間の圧力下降を減少させるために、該圧力調節器(19)を制御することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第一の導管(15)が圧力調節器(25)を含み、前記気体冷媒の流れを増大させるステップが、該第一の導管(15)にわたる圧力下降を増大させるために、該圧力調節器(25)を制御することを含む、請求項12に記載の方法。
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