JP2004286428A - 多領域温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の区画室内の温度を制御するよう動作可能な多領域温度制御システムを提供する。
【解決手段】
このシステムは、流体の流れを圧縮する速度で動作可能なスクロール圧縮機と、流体の流れを冷却するよう動作可能な凝縮器とを有する。システムはまた複数の熱交換器を有する。各熱交換器は複数の区画室の１つと連携し、その区画室の温度を所望の範囲内に維持するよう動作可能である。複数の弁が、圧縮機から凝縮器及び複数の熱交換器へ流体の流れを差し向け且つその流量を変化させるように動作可能である。これらの弁は、各熱交換器がその連携する区画室を加熱または冷却するように構成することができる。システムはまた各区画室の温度をその所望の範囲内に維持するために弁を制御するよう動作可能なコントローラを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度制御システム、詳細には、多領域温度制御システム、さらに詳細には、移動体区画室の多領域温度制御システムに関する。

冷凍システムは通常、トラックトレイラー、積荷コンテナなどのような区画室の冷却に使用される。これらのシステムは、区画室を所定の温度以下に維持するのに好適である。

用途によっては、最高温度以下でなくて所定の温度範囲内に区画室の温度を維持するのが望ましいものがある。これらのシステムは、区画室を加熱する第２の熱交換器または第２の流路を備えたものであることが多い。蒸気圧縮サイクルまたは極低温サイクルのような冷凍システムは１つの熱交換器または流路により区画室を冷却するが、加熱サイクルは第２の熱交換器または流路によりその区画室を加熱するように動作する。多くの用途では、エンジン冷却剤を熱源として用いる。

別の例として、２またはそれ以上の区画室または領域の温度を２またはそれ以上の異なる範囲内に維持するのが望ましいものがある。これには、圧縮機及び凝縮器をそれぞれ２個含む２つの異なる冷凍サイクルを用いることが多い。あるいは、単一の圧縮機を用いることもある。しかしながら、システムが複雑になるため圧縮機の選択が制限される。さらに、１またはそれ以上の区画室の加熱が必要な時は第２のサイクルが必要である。

発明の概要

従って、本発明は、第１及び第２の区画室の温度を制御するように動作可能な多領域温度制御システムを提供する。このシステムは、流動する流体を圧縮するように動作可能な圧縮機と、それぞれが第１及び第２の区画室の一方の内部の温度を制御するように動作可能な第１及び第２の熱交換器とを有する。第１の熱交換器は第１の区画室に隣接し、第２の熱交換器は第２の区画室に隣接している。凝縮器が、流動する流体を選択的に受けてその流体を冷却するように動作可能である。システムはまた、第１及び第２の熱交換器がそれぞれの区画室の温度を第１及び第２の温度範囲内に維持するように選択的に流体の流れを凝縮器に差し向けるか凝縮器をバイパスさせるように動作可能な流れ制御手段を有する。

別の実施例では、複数の区画室内の温度を制御するように動作可能な多領域温度制御システムを提供する。このシステムは、流体の流れを圧縮する速度で動作可能な圧縮機と、流体の流れを冷却するように動作可能な凝縮器とを有する。システムはまた複数の熱交換器を有する。各熱交換器は、複数の区画室のうちの１つに連携し、その区画室の温度を所望の範囲内に維持するように動作可能である。複数の弁が、圧縮機から凝縮器及び複数の熱交換器へ流体の流れを差し向けてその流量を変化させるように動作可能である。これらの弁は、各熱交換器がその連携する区画室を加熱または冷却することができるように構成可能である。システムはまた、各区画室の温度をその所望の範囲内に維持するために弁を制御するよう動作可能なコントローラを有する。

さらに別の実施例では、各々が所望の温度範囲を有する複数の区画室の温度を維持する方法を提供する。この方法は、流体の流れを圧縮して加熱する速度でスクロール圧縮機を作動し、何れの区画室が加熱または冷却を必要とするかまたはそれらの所望の温度範囲内にあるかを判定するステップを含む。この方法はまた、圧縮機から加熱を必要とする区画室に連携する熱交換器へ流体の流れを差し向けるステップを含む。

さらに別の特徴及び利点については、現在における本発明実施の最適態様を例示する好ましい実施例の以下の詳細な説明を読めば当業者に明らかになるであろう。

図面をさらに詳細に説明する前に、簡潔を期すために、これらの図面は２領域温度制御システム１０を略示するものであることに注意されたい。しかしながら、本発明は、複数の領域に作用するものとして企図されており、唯一の制約は圧縮機の流れ容量である。従って、本発明を図示の２領域システム１０に関連して詳説するが、本発明は２領域システムに限定されない。

図１に示すシステム１０は、コントローラ（図示せず）、圧縮機１５、凝縮器２０、第１の蒸発器２５及び第２の蒸発器３０のような２つの熱交換器、複数の弁及び上述のコンポーネントを相互に接続する配管を有する。このシステム１０は、トラックトレイラー、積荷コンテナ、列車などのような、温度制御が必要な貯蔵用移動体区画室に最も有用であるように企図されている。しかしながら、本発明は、定置区画室内の温度制御も同様に行えるため、移動体区画室の温度制御の用途に限定されるべきでない。

コントローラは、システム全体に配置された種々のセンサー（例えば、圧力変換器、熱電対、サーミスタ、ＲＴＤ、流量メータ、圧力スイッチなど）からの入力を受けるマイクロプロセッサ式プログラム可能制御装置である。コントローラは、入力及びプログラム情報を用いてシステム１０の構成を決定する。一般的に、各蒸発器２５、３０は、蒸発器２５、３０が熱交換器として動作して連携の区画室を加熱する加熱モード、蒸発器２５、３０が蒸発器として動作して連携の区画室を冷却する冷却モード、及び１またはそれ以上の蒸発器２５、３０が凝縮器として動作し残りの蒸発器２５、３０が蒸発器として働く逆加熱モード、及び蒸発器２５、３０を冷媒が流れないナルモードを含むいくつかのモードのうちの１つで作動できる。システムの実際の構成を図２−６を参照して以下に詳説する。

凝縮器２０は、圧縮された冷媒と空気との間の熱交換を行う熱交換器である。空気をフィン‐チューブ型熱交換器のフィンに強制的に当てると、冷媒は、一般的に、熱交換器のチューブ内を流れる。冷媒は凝縮器２０内で冷却され凝縮する。大部分の装置において、ファンは空気を凝縮器２０のフィンに当てるように動作する。しかしながら、空気が凝縮器２０を自然に流れるような他の構成のものもある。例えば、移動車両に取り付けられたシステムは、車両の移動により発生する空気流を凝縮器２０へ差し向けることができる。

圧縮機１５は、入口３５において冷媒を取り込み、出口４０において冷媒を吐き出すように動作する。多くのタイプの圧縮機１５（例えば、往復圧縮機、スクリュー圧縮機、遠心圧縮機など）がこのシステムに使用可能であるが、好ましい圧縮機はスクロール圧縮機である。かかる圧縮機の１例として、Copeland Corporation of Sidney, Ohioによる市販されているモデル番号ＴＦ２２ＫＬ２Ｅ−４２Ｃがある。スクロール圧縮機は往復圧縮機より効率がよく、一般的に可動部品が小数である。

エンジンまたはモーター（図示せず）は、冷媒を圧縮する所望の速度で圧縮機１５を駆動する。移動中の車両の区画室を冷却する構成では、車両のエンジンそれ自体により圧縮機１５を駆動するのが一般的である。圧縮機１５を直接または間接的にエンジンと連結することができる。別の構成では、エンジンがオルタネーターを駆動し、オルタネーターが圧縮機１５に結合された電気モーターを駆動する。コントローラは、圧縮機１５の所望の速度を決定し、モーターまたはエンジンを調整してその速度が得られるようにする。

蒸発器２５、３０は凝縮器２０に似ている。温度が制御される区画室からの空気が強制的に蒸発器２５、３０のフィンに当てられると間、冷媒は蒸発器２５、３０の管体を流れる。各蒸発器２５、３０に隣接する可変速度ファンにより、区画室の空気がそれらに連携の蒸発器２５、３０を通過する。ファンは可変速度電気モーターにより駆動されるため、コントローラは蒸発器２５、３０の空気側を通る区画室の空気の質量流量を変化させることができる。単一速度のファンを使用する別の構成もある。コントローラは、蒸発器２５、３０を通る区画室の空気の質量流量を調整するためにファンをオン／オフ制御する。

図１のシステム１０には、受液タンク４５、乾燥器５０、アキュムレータ５５及び２つの別の熱交換器６０、６５が含まれる。受液タンク４５は凝縮器２０の下流にある。受液タンク４５は、冷媒を受け、システム１０の動作モードが充填された全ての冷媒を必要としない場合はそれを貯蔵する。さらに、受液タンク４５は液状の冷媒の流れに同伴する泡（例えば、空気）を除去する働きがある。

乾燥機５０は、受液タンク４５からの液状冷媒の流れを受けて、その流れに同伴する粒子をろ過する。さらに、乾燥器５０は冷媒の流れに捕捉された湿分を吸収する。

アキュムレータタンク５５は、吸込みラインの圧縮機１５の上流に位置している。アキュむレータタンク５５は、使用済み冷媒の流れを受けて、液状冷媒が圧縮機の入口３５へ流入しないようにする。過渡的動作時（即ち、動作モード間における動作モード変更時）、液状冷媒はアキュムレータタンク５５内に急に流れ込む。アキュムレータタンク５５は、圧縮機１５内に流入する前に冷媒を沸騰させるに十分な容量を提供する。

各区画室は、蒸発器２５、３０の他に、別の熱交換器または第２の熱交換器６０、６５を１つ備えている。第２の熱交換器６０、６５は、特定の区画室が冷却モードにある時使用され、システムの総合性能を改善する。第２の熱交換器６０、６５は、一方の側に液状冷媒の流路を、また第２の側に吸込みまたは蒸気流路を備えたプレート形熱交換器である。第２の熱交換器６０、６５は、蒸発器２５、３０に流入する前の液状冷媒を予め冷却することによりシステム性能を改善する。冷媒が凝縮器２０から出る時の温度は、凝縮器２０を通過する周囲空気の温度より低いということはない。冷媒が蒸発器２５、３０を出る時の温度は、一般的に、液状冷媒が凝縮器２０を出る時の温度よりも低いため、第２の熱交換器６０、６５により冷媒を予め冷却することが可能である。

システム１０の残りのコンポーネントは、弁、変換器、ソレノイド、スイッチまたはレギュレータより成るが、これらを図２−６を参照しながらシステム１０の動作に関連して説明する。

図２を参照して、システム１０は冷却／冷却モードにある。この構成にするために、コントローラは、各区画室内の温度が所定レベルより高いため冷却する必要があると判定する。温度の測定は、任意適当な方法で行うことが可能であるが、抵抗型センサー（例えば、サーミスタまたはＲＴＤ）が好ましい。他の使用例では、温度スイッチまたは他の測定装置（例えば、サーミスタ、赤外線検知器、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）など）を使用してもよい。

図２−６において、吸込みライン７０を実線で、高温ガスライン７５を点線で、また液体ライン８０を破線で示す。また図示を簡略にするため、隔離されて流れを受けないコンポーネントは図面から省略されている。例えば、図３に示す加熱／冷却モードでは、凝縮器２０は使用されないため省略されている。コンポーネントは、動作モードに拘らず定位置にあることを理解されたい。

図２を参照して、圧縮機１５が動作すると高圧冷媒流が発生する。圧縮による有意な加熱により、高温冷媒流が生じる。吐出し圧力変換器８５（ＤＩＳ）は圧縮機１５の吐出しまたは出口圧力を測定する。ダイアフラムまたは歪み計型圧力変換器を図示の構成に使用するが、他の圧力測定装置（例えば、キャパシタンス型圧力変換器、ポテンショメータ型圧力センサー、共振ワイヤ型センサーなど）も本発明で使用可能である。

高温冷媒は、シュレーダ弁９０、凝縮器入口ソレノイド９５及び凝縮器入口逆止弁１００を通過する。シュレーダ弁９０は、システム１０に冷媒を充填する（追加する）ための便利なポートを提供するが、システム１０の性能にとっては不要なものである。

凝縮器入口ソレノイド９５（ＣＩＳ）は、閉じると凝縮器２０への冷媒の流れを阻止する。図２に示す冷却／冷却モード及び図５に示す冷却／ナルモードでは、ＣＩＳ弁９５は開位置にあるため、冷媒は凝縮器２０を通過できる。図３及び４−６に示す残りのモードでは、ＣＩＳ９５は閉位置にあるため、圧縮機１５からの冷媒は凝縮器２０へ流入できない。

凝縮器入口の逆止弁１００（ＣＩＣＶ）は、凝縮器２０から圧縮機１５への流体の逆流を阻止する。

圧縮機１５と凝縮器２０との間の流路には、高圧カットアウトスイッチ１０５（ＨＰＣＯスイッチ）がある。このＨＰＣＯスイッチ１０５は、圧縮機１５を出る高温冷媒の圧力を測定する。ＨＰＣＯスイッチ１０５は、所定の値を超える圧力を検知して、システム１０の運転を停止するように動作する。ＨＰＣＯスイッチ１０５は、コントローラとは独立に動作してシステム１０の運転を停止できるようにシステムの電源に直接電気接続されている。ＨＰＣＯスイッチ１０５が信号をコントローラへ送り、コントローラがシステムの運転停止を始動する他の使用例もある。図示の例において、ＨＰＣＯスイッチ１０５が運転停止を始動する圧力は４５０ＰＳＩＧであるが、それよりも高いまたは低い圧力を設定することもできる。

高温冷媒は、凝縮器２０を通過すると凝縮されるため、低温の液状冷媒の流れが発生する。液状冷媒の流れは、逃し弁１１０及び凝縮器逆止弁１１５を通過して受液タンク４５に流入する。逃し弁１１５は冷媒を大気中に放出するよう動作する。逃し弁１１０は、システムの内部圧力が所定の値を超えると開いて、システムのコンポーネントを損傷から保護する。好ましい使用例では、この逃し弁１１０は圧力が５００ＰＳＩＧまたはそれより高い値になると開くように設定される。使用する特定のシステムコンポーネントにより、それより高いかまたは低い値を設定することができる。

凝縮器の逆止弁１１５は、凝縮器２０が使用されないモード（加熱／冷却、加熱／加熱及び加熱／ナル）の時に冷媒を逆流（受液タンク４５から凝縮器２０へ）させない位置にある。

冷媒の流れは、受液タンク４５を出て、受液タンクサービス弁１２０ＲＴＳＶを通過し、乾燥器５０を経て、分配マニホルド１２５へ流入する。ＲＴＳＶ１２０は、システム１０の保守を行うために手動で閉じることのできる弁であり、システムの機能にとっては不要である。さらに、この弁１２０は、システム１０に冷媒を追加したり取り出したりするために使用する充填ポートを有する。

冷媒の流れは、分配マニホルド１２５により分割され、２つの区画室の方へ流れる。両方の流れは同一であるため、ただ１つの流れについて説明する。３個以上の区画室を有するシステムでは、さらに多い流れが分配マニホルド１２５から出ることに注意されたい。

分配マニホルド１２５から出た冷媒の流れは、液体ラインソレノイド（ＬＬＳ）１３０、第２の熱交換器６０及び熱膨張弁ＴＸＶ１３５を通過する。ＬＬＳ１３０は冷却モードにある時開位置にあるため、液状冷媒は蒸発器２５へ流入できる。さらに、ＬＬＳ１３０は、他の動作モードの時は状況に応じて冷媒が受液タンク４５に流入またはこのタンクから流出できるようにする。

熱膨張弁１３５は、冷却能力を最大にするため蒸発器２５へ流入する冷媒を計量する。ＴＸＶ１３５はまた、蒸発器２５が冷却以外のモードで動作中に冷媒を受液タンク４５に流入させるかまたはそのタンクから流出させるためのブリードポートを有する。

ＴＸＶ１３５の入口は高圧領域であるが、その出口は低圧領域である。従って、入口の冷媒は液状であり、出口の冷媒は完全に蒸発した蒸気または一部が蒸発した蒸気−液体の混合物である。ＴＸＶ１３５を流れるプロセスにより、冷媒の温度が低下する。従って、ＴＸＶ１３５の出口はそのサイクルで最低温度点である。

低圧の冷媒は、ＴＸＶ１３５を通過した後、蒸発器２５、第２の熱交換器６０、吸込みラインソレノイド１４０（ＳＬＳ）及び吸込みライン逆止弁１４５（ＳＬＣＶ）を通過し、蒸気収集マニホルド１５０により収集される。

ＳＬＳ１４０は、冷却時に開位置を維持して冷媒が自由に通過できるようにする制御弁である。ＳＬＳ１４０は、逆加熱時には閉じて冷媒を液体戻り逆止弁１５５（ＬＲＣＶ）に再び差し向けるが、これについては図３を参照して説明する。

吸込みライン逆止弁１４５（ＳＬＣＶ）は、逆加熱時に、吸込みラインの逆流を阻止し、吸込みラインにプールされる液状冷媒の量を減少させる。

低圧冷媒はＳＬＣＶ１４５から収集マニホルド１５０へ流入するが、ここでは、同じモードで動作中のそれ以外の区画室からの冷媒も収集される。この流れは、収集マニホルド１５０から、アキュムレータタンク５５、吸込みサービス弁１６０及び機械式スロットル弁１６５を通過し、圧縮機入口３５で圧縮機１５に戻される。吸込みサービス弁１６０（ＳＳＶ）は、保守作業時にシステム１０を隔離する手動の弁であり、システムの性能には不要である。ＳＳＶ１６０は、全ての通常動作モード時に開位置に維持される。

機械式スロット弁１６５（ＭＴＶ）は、圧縮機入口３５における冷媒圧力を制限する。ＭＴＶ１６５は、圧縮機１５または圧縮機を駆動する原動機の過負荷を防止する所定の位置に設定されている。吸込み圧力変換器１７０（ＳＵＣ）は、圧縮機１５における吸込みまたは入口圧力を測定する。図示の構成にはダイアフラムまたは歪み計型圧力変換器を使用されているが、他の圧力測定装置（例えば、キャパシタンス型圧力変換器、ポテンショメータ型圧力センサー、共振ワイヤ型センサーなど）を本発明に使用することができる。ＭＴＶ１６５を出た後、冷媒の流れは再び圧縮機１５に流入し、サイクルが継続する。

図３を参照して、図示のシステム１０は、１つの区画室が逆加熱モード、第２の区画室が冷却モードで動作している。図３に示すような動作時では、コントローラは凝縮器入口のソレノイド９５（ＣＩＳ）を閉じて冷媒が凝縮器２０に流入しないようにする。その代わり、高圧冷媒流が、吐出し圧力変換器８５、吐出し圧力調整器１７５（ＤＰＲ）及び高温ガスソレノイド１８０（ＨＧＳ）を通過して、加熱中の区画室の蒸発器２５に流入する。

吐出し圧力調整器１７５（ＤＰＲ）は、加熱または逆加熱時に圧縮機１５の吐出し圧力を増加させて、吐出し温度を上昇させ、冷媒流の加熱容量を改善する。ＤＰＲは、圧縮機１５の下流で制御可能な流れ制限手段として働く。流れ制限手段は、冷媒の流れに抗してスクロール圧縮機１５の吐出し圧力を増加させるように作用する。ＤＰＲがなければ、スクロール圧縮機１５は有意な熱を加えることなくシステム１０内においてただ冷媒を移動させる。

高温ガスソレノイド１８０（ＨＧＳ）は、開位置にあって圧縮機１５からの流れが蒸発器２５へ移動し、それにより区画室が加熱されるようにする。冷却モード時は、ＨＧＳ１８０が閉位置にあり、高温ガスが圧縮機１５から蒸発器２５へ流れないようにする。

高圧蒸気はＨＧＳ１８０を出て蒸発器２５を通過する。この蒸気が凝縮して高圧の液体流となり、蒸発器２５からのこの液体流が第２の熱交換器６０を通過する。蒸発器２５を通過する空気は高温冷媒の流れにより加熱され、区画室を加熱する。第２の熱交換器６０から出る液体は、液体戻り逆止弁１５５を通って分配マニホルド１２５へ至る。ＬＲＣＶ１５５は、冷却モードにある時は高圧液体の逆流を防止し、ＳＬＳ１４０が閉位置にあって図３に示すように区画室が加熱モードにある時は高圧液体が流れるのを許容する。

分配マニホルド１２５からのサイクルは、図２に関連して上述したものと同一である。さらに、余剰の冷媒は自由に乾燥器５０に流入し、また分配マニホルド１２５から受液タンク４５に流入することができる。あるいは、冷媒の追加が必要な場合、冷媒は受液タンク４５から乾燥器５０を介して分配マニホルド１２５へ流入することができる。従って、第１の蒸発器２５は凝縮器として動作して圧縮機１５が発生する熱によりその連携の区画室を加熱する一方、第２の蒸発器３０は第２の区画室を図１に関連して上述した態様で冷却する。

図４を参照して、図示のシステムは加熱／加熱モードにある。両方の区画室が加熱を要求するため、コントローラは、図３に関連して上述したものと実質的に同じように加熱が行われるようにシステムを構成している。高温高圧の冷媒流は圧縮機１５からＤＰＲ１７５を介して分配ノード１８５へ至り、そこで加熱を必要とする異なる区画室へ分配される。分配ノード１８５からの流れはそれぞれ１つの高温ガスソレノイド１８０を通って１つの蒸発器２５または３０へ流入する。流れが一旦蒸発器２５、３０を出ると、図２に関連して上述したのと同じ流路をたどる。

凝縮器逆止弁１１５は、動作時に受液タンク４５から凝縮器２５への流れを阻止する。しかしながら、余剰の冷媒は蒸発器２５、３０の入口から熱膨張弁１３５を介して受液タンク４５へ流れることができる。あるいは、さらに別の冷媒が、システム１０の必要に応じて受液タンク４５から熱膨張弁１３５を介して蒸発器２５、３０に流入することができる。

図５を参照して、図示のシステムは冷却／ナルモードにある。このモードでは、１つの区画室は冷却中であり、もう１つの区画室は所望の温度範囲内にあるため加熱も冷却も必要としない。このモードでは、冷媒はただ１つの蒸発器３０を介する図２に関連して上述した流路をたどる。第２の区画室の液体ラインソレノイド１３０及び高温ガスソレノイド１８０は、システムから蒸発器２５を隔離するために閉位置にある。従って、システム１０は必要に応じてただ１つの区画室を冷却することができる。

図６は、加熱／ナルモード構成のシステム１０を示す。図５の構成と同様に、１つの区画室が温度制御態様で動作中であるが、第２の区画室はアイドリング状態である。加熱中の区画室を通る流れは、図４に関連して上述したものと同じである。第２の区画室の液体ラインソレノイド１３０及び高温ガスソレノイド１８０は、蒸発器２５をシステム１０から隔離するために閉位置にある。従って、システム１０は１つの区画室を加熱することができるが、第２の区画室はアイドリング状態を維持する。

図１に戻って、該図は、区画室を加熱または冷却するのではなくて、システム１０をそのコンポーネントに損傷させるかもしれないかシステム１０が適正に動作するのを阻止する状態から保護するように働くいくつかの流路を示す。

コントローラは、圧縮機の出口４０と入口３５との間の圧力比をモニターする。これらの圧力値は、吐出し圧力変換器８５及び吸込み圧力変換器１７０によりコントローラへ送信される。圧力比が所定の値を超えると、高温ガスバイパスソレノイド１９０（ＨＧＢＳ）が開いて圧力比を減少させる。あるいは、吸込み圧力が所定の値より小さいことが検知されると、測定した圧力比とは無関係に開位置になる。

ＨＧＢＳ１９０は、図１に示すように、圧縮機出口４０と入口３５とを相互接続する高圧ラインの流れを制御するオリフィス付きソレノイドである。開位置では、高圧ガスが低圧の流路内に再流入して、圧縮機入口３５の吸込み圧力を上昇させる。高温ガスバイパスは、圧縮機１５を、異常に高い圧力比で動作するかまたは吸込み圧力が低すぎると発生する損傷から保護する。

第２の圧縮機保護システムは、圧縮機１５が過剰に加熱されないように保護する。このシステム１０は、受液タンク４５からの低温の冷媒を圧縮機１５へ戻して圧縮機を冷却する。この冷媒は、圧縮機１５の入口３５と出口４０との間の圧縮ストローク内の点で注入され、受液タンク４５を出る液体が圧縮機１５に流入する前にフラッシュして蒸気になるようにする。

受液タンク４５と圧縮機１５の注入点とを結ぶラインは、液体注入ソレノイド１９５（ＬＩＳ）と液体注入逆止弁２００（ＬＩＣＶ）とを有する。ＬＩＣＶ２００は、受液タンク４５の圧力が注入点の冷媒よりも低い動作状態の下で圧縮機１５から受液タンク４５への逆流を阻止する。

ＬＩＳ１９５は、圧縮機が高温になるとそれに応答してコントローラにより作動されるオリフィス付きソレノイドである。ＬＩＳ１９５は、冷却目的で低温冷媒蒸気が圧縮機１５に流入できるようにする。

凝縮器２０がアイドリング中であるモード時には、システム１０内で使用できるように冷媒を凝縮器２０から排出するのが望ましい。このシステム１０は、凝縮器２０の出口とアキュムレータタンク５５とを結ぶラインにあるパージソレノイド２０５（ＰＳ）とパージ逆止弁２１０（ＰＣＶ）とを有する。パージ逆止弁２１０は、アキュムレータタンク５５から凝縮器２０への冷媒の逆流を阻止する。

パージソレノイド２０５は、凝縮器入口ソレノイド９５の閉鎖に関連して開くことにより凝縮器２０から冷媒を排出する。パージソレノイド２０５が開位置にある時、凝縮器２０からの高圧液体ラインはアキュムレータタンク５５に流入する吸込みラインと流体連通関係にある。パージソレノイド２０５は、凝縮器２０がアイドリング中のモードでは、動作全体にわたって開位置を維持する。パージソレノイド２０５が動作全体にわたって開位置に維持される間、それはシステム１０がモード間切換えの過渡期間の間においてのみ一般的に有効である。

ユニットがオフラインにある時、受液タンク４５の圧力は、受液タンク４５と圧縮機出口４０とを相互接続する受液タンク逆止弁２１５（ＲＴＣＶ）を介して冷媒を排出することにより減少する。

システム１０は、上述した高温ガスバイパスシステムに加えて、圧縮機１５を低い吸込み圧力から保護するように作動可能な２つの他のシステムを有する。

第１のシステムでは、コントローラが圧縮機１５の速度を減少させ、システム容量を減少させる。これは、圧縮機１５を駆動するエンジンまたはモーターを低速にすることにより実施可能である。第２のシステムでは、蒸発器２５、３０を介して空気を移動させるファンの速度を増加させることにより蒸発器２５、３０の有効性を増加させる。これは、圧縮機入口３５の吸込み圧力を増加させる望ましい効果を有する。さらに、本願において説明する３つの方法を組み合わせることにより、それらの有効性を増加させることができる。

システムが１つのモードから別のモードに切換えられる過渡期間の間、いくつかの動作パラメータがそれらの所望の範囲から外れる可能性がある。多くの場合、これによりシステムの運転が停止されるかまたは他の望ましくない作用が生じることがある。１つの特に問題となるモード間の切換えは、蒸発器２５、３０を冷却から加熱モードに切換える時に生じる。望ましくない運転停止の可能性を減少するために、このシステムは逆加熱モードに切換える前に圧縮機１５を予め冷却し、蒸発器２５、３０を予め加熱する。

圧縮機１５を予め冷却するには、パージソレノイド２０５を開いて低温の液状冷媒をアキュムレータタンク４５に流入させ、それにより圧縮機１５に流入する冷媒の温度を低下させて圧縮機１５を冷却する。あるいは、液体注入ソレノイド１９５を開く。これにより、受液タンク４５から圧縮機１５への低温冷媒の流れにより圧縮機１５を予め冷却することができる。

蒸発器２５、３０を予め加熱するために、システムは蒸発器２５、３０と吸込みラインとの間の流路を維持する。蒸発器２５、３０が加熱を行うかまたは凝縮器として働く１つの構成に切換える間、高温の冷媒を蒸発器２５、３０に循環させる。ＣＩＳ９５を閉じて、冷媒を凝縮器から蒸発器２５または３０またはその両方に再び流入させる。所定の切換え期間（例えば、２分間）の間、ＳＬＳ１４０を開位置に維持することにより、高温の冷媒が蒸発器２５、３０を通って、冷媒が蒸発する蒸発器２５、３０でなくてアキュムレータタンク５５に流入できるようにする。このようにすると、高温の冷媒は圧縮機１５と加熱モードで働く任意の蒸発器２５、３０だけを所定の期間の間循環するため、蒸発器２５、３０が予め加熱される。別の構成では、蒸発器２５、３０に隣接して電気加熱素子を設ける。電気加熱素子は蒸発器２５、３０を予め加熱するように動作する。

本願中の用語「冷媒」は、作動流体（例えば、アンモニア、フレオン、Ｒ−１２など）として使用可能な任意の流体を包含するものであることを注意されたい。

さらに、添付図面はシステム１０の幾つかの構成を示すが可能な構成を全て示すものでない。例えば、図３は加熱／冷却モードを示す。システム１０は冷却及び加熱領域が逆になる冷却／加熱モードで動作可能であることが明らかである。従って、本発明は、本願に述べるモードに限定されるべきでない。

本発明をある特定の好ましい実施例に関連して詳述したが、頭書の特許請求の範囲に記述されそれにより定義される本発明の範囲及び思想に含まれる変形例及び設計変更が存在する。

本発明による２領域温度制御システムの概略図である。 両方の領域を冷却するように構成された図１のシステムを示す概略図である。 一方の領域を冷却し他方の領域を加熱するように構成された図１のシステムを示す概略図である。 両方の領域を加熱するように加熱された図１のシステムを示す概略図である。 一方の領域を冷却し第２の領域は加熱も冷却もしないように構成された図１のシステムを示す概略図である。 一方の領域を加熱するが第２の領域は加熱も冷却もしないように構成された図１のシステムを示す概略図である。

Claims (34)

1. 第１及び第２の区画室の温度を制御するように動作可能な多領域温度制御システムであって、
   流動する流体を圧縮するように動作可能なスクロール圧縮機と、
   それぞれが第１及び第２の区画室に隣接し、第１及び第２の区画室内の温度を制御するように動作可能な第１及び第２の熱交換器と、
   流動する流体を選択的に受けてその流体を冷却するように動作可能な凝縮器と、
   第１及び第２の熱交換器がそれぞれの区画室の温度を第１及び第２の温度範囲内に維持するように選択的に流体の流れを凝縮器に差し向けるか凝縮器をバイパスさせるように動作可能な流れ制御手段とより成る温度制御システム。
2. 第１及び第２の区画室は移動体である請求項１のシステム。
3. 圧縮機は吸込み圧力を有する吸込み側と吐出し圧力を有する吐出し側とを有し、弁が吸込み側と吐出し側とを相互に接続して吸込み圧力に対する吐出し圧力の比率を所定の値以下にする請求項１のシステム。
4. 弁はソレノイド制御弁である請求項３のシステム。
5. 弁はさらにオリフィスを有する請求項４のシステム。
6. 圧縮機は、吸込み圧力を有する吸込み側と吐出し側とを有し、弁が吸込み側と吐出し側とを相互に接続して吸込み圧力を所定の値以上に維持する請求項１のシステム。
7. 圧縮機を作動する動力を供給する電気モーター及びエンジンのうちの一方をさらに備えた請求項１のシステム。
8. 圧縮機は吸込み圧力を有する吸込み側を備え、圧縮機へ供給される動力は吸込み圧力が所定の値以下になるとそれに応答して減少される請求項７のシステム。
9. 第１及び第２の熱交換器は、熱交換器の有効性を改善する速度で作動可能な第１及び第２のファンを有し、圧縮機は吸込み圧力を有する吸込み側を備え、ファンの速度は吸込み圧力を増加するように増加される請求項１のシステム。
10. 圧縮機は入口、出口及びそれらの間の圧縮機ストロークを有し、出口は流体を吐出し温度で吐出し、吐出し温度を減少するために低温の流体が圧縮機の入口と出口との間の圧縮機ストロークに注入される請求項１のシステム。
11. 流体の流れは、第１及び第２の区画室の何れも加熱を必要としない時に凝縮器へ向けられる請求項１のシステム。
12. 複数の区画室内の温度を制御するように動作可能な多領域温度制御システムであって、
    流体の流れを圧縮する速度で動作可能なスクロール圧縮機と、
    流体の流れを冷却するように動作可能な凝縮器と、
    それぞれが複数の区画室のうちの１つに連携し、その区画室の温度を所望の範囲内に維持するように動作可能な複数の熱交換器と、
    圧縮機から凝縮器及び複数の熱交換器へ流体の流れを差し向けてその流量を変化させるように動作可能であり、各熱交換器がその連携する区画室を加熱または冷却することができるように構成することができる複数の弁と、
    各区画室の温度をその所望の範囲内に維持するために弁を制御するよう動作可能なコントローラとより成る温度制御システム。
13. 弁は、各熱交換器を、それぞれの区画室を加熱する加熱モード、それぞれの区画室を冷却する冷却モード及び区画室の温度が所望範囲内にあるナルモードで動作するように構成することができる請求項１２のシステム。
14. 流体の流れは、各熱交換器が冷却モードまたはナルモードで動作している場合に限り、圧縮機を出て凝縮器を通過する請求項１３のシステム。
15. 加熱モードで動作中の熱交換器は、圧縮機から流体の流れを受け、冷却モードで動作する熱交換器へ再び差し向けられる前に流体の流れを冷却する請求項１３のシステム。
16. 複数の区画室は移動体である請求項１２のシステム。
17. 圧縮機はさらに入口圧力を有する入口と出口圧力を有する出口とを有し、さらに、バイパス流路と、入口と出口とを結ぶ弁とを備え、前記弁は入口圧力に対する出口圧力の比率を所定の値以下に維持するように動作可能である請求項１２のシステム。
18. 弁は流れオリフィスを有するソレノイド弁である請求項１７のシステム。
19. 圧縮機はさらに入口圧力を有する入口と、出口とを有し、さらに、バイパス流路と入口と出口とを結ぶ弁とを備え、弁は入口圧力を所定の値以上に維持するように動作可能である請求項１２のシステム。
20. 圧縮機はさらに入口圧力を有する入口を有し、コントローラは入口圧力が所定の値以下になるとそれに応答して圧縮機の速度を減少するように動作可能な請求項１２のシステム。
21. 各々が１つの熱交換器と作動的に連携し、ある速度で動作する複数のファンをさらに備えた請求項１２のシステム。
22. 圧縮機はさらに入口圧力を有する入口を有し、コントローラは入口圧力が所定の値以下になるのに応答してファンの速度を増加するように動作可能な請求項２１のシステム。
23. 圧縮機は圧縮機ストロークにより動作し、流体の流れはストロークの開始時に入口に流入し、ストロークの終了時に出口から流出し、流出する流体の流れは流出温度を有し、圧縮機はさらにストロークの開始時の入口とストロークの終了時の出口との間で流体の流れと連通関係にある注入ポートを有する請求項１２のシステム。
24. コントローラは、流出温度が所定の値を超えるとそれに応答して低温の流体を注入ポートへ注入するよう弁を動作させる請求項２３のシステム。
25. 凝縮器から圧縮機の入口へ流体の流れを許容するように動作可能なソレノイド弁をさらに備えた請求項２３のシステム。
26. 各々が所望の温度範囲を有する複数の区画室の温度を維持する方法であって、
    流体の流れを圧縮して加熱する速度でスクロール圧縮機を作動し、
    何れの区画室が加熱または冷却を必要とするかまたはそれらの所望の温度範囲内にあるかを判定し、
    圧縮機から加熱を必要とする区画室に連携する熱交換器へ流体の流れを差し向け、
    圧縮熱により区画室を加熱して、流体の流れを凝縮させ、
    連携の区画室を加熱中の熱交換器から冷却を必要とする区画室に連携の熱交換器へ凝縮した流体の流れを差し向けるステップより成る複数の区画室の温度を維持する方法。
27. 各区画室内の温度が所望範囲内かまたはそれよりも高い場合に圧縮された流体の流れを凝縮器へ差し向けるステップをさらに含む請求項２６の方法。
28. 入口圧力に対する出口圧力の比率を所定の値以下に維持するために圧縮機の出口から入口へ流体の流れの一部を差し向けるステップをさらに含む請求項２６の方法。
29. 入口圧力を所定の値以上にするために圧縮機の出口から入口へ流体の流れの一部を差し向けるステップをさらに含む請求項２６の方法。
30. 圧縮機の入口で流体の流れの圧力をモニターし、モニター中の入口圧力が所定の値以下になると圧縮機の速度を減少させるステップをさらに含む請求項２６の方法。
31. 圧縮機の入口における流体の流れの圧力をモニターし、モニター中の入口圧力が所定の値以下になると蒸発器ファンの速度を増加させるステップをさらに含む請求項２６の方法。
32. 圧縮機の出口における流体温度をモニターし、モニター中の温度が所定の値より高くなると低温の流体の流れを圧縮機の入口と出口との間にある流体中に注入するステップをさらに含む請求項２６の方法。
33. 全ての熱交換器が冷却中かまたは非作動中の第１の状態から少なくとも１つの熱交換器が加熱中である第２の状態へ切換えるステップをさらに含む請求項２６の方法。
34. 切換えステップはさらに、ある期間の間圧縮機へ低温の流体の流れを注入することにより圧縮機を予め冷却し、加熱モードに切換えられる熱交換器を予め加熱するステップをさらに含む請求項３３の方法。

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