特許 5746470 可変周波数航空機搭載冷蔵システムおよびそのコントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5746470

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月8日

(54)【発明の名称】可変周波数航空機搭載冷蔵システムおよびそのコントローラ

(51)【国際特許分類】

   F25D 11/00 20060101AFI20150618BHJP

   B64D 11/04 20060101ALI20150618BHJP

【ＦＩ】

   F25D11/00 101Z

   B64D11/04

【請求項の数】14

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2009-537145(P2009-537145)

(86)(22)【出願日】2007年9月26日

(65)【公表番号】特表2010-514603(P2010-514603A)

(43)【公表日】2010年5月6日

(86)【国際出願番号】US2007020742

(87)【国際公開番号】WO2008063271

(87)【国際公開日】20080529

【審査請求日】2010年8月26日

【審判番号】不服2013-14473(P2013-14473/J1)

【審判請求日】2013年7月26日

(31)【優先権主張番号】11/603,593

(32)【優先日】2006年11月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500413696

【氏名又は名称】ビーイー・エアロスペース・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(72)【発明者】

【氏名】リゾー，リチャード

【合議体】

【審判長】 鳥居 稔

【審判官】 佐々木 正章

【審判官】 紀本 孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２８１２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０５４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３２９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３９３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−６９４５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F25D 11/00

B64D 11/04

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変周波数航空機搭載厨房深冷交換式ラインユニット（ＬＲＵ）であって、
食料品を格納するように構成されるキャビティを含む筐体であって、該筐体に結合されるドアを含み、前記ドアは、前記キャビティを密閉するための閉方向と、前記キャビティ内の食料品を取り出すため、または前記キャビティ内に食料品を置くための開方向との間で移動可能である、筐体と、
前記筐体内に配置され、前記キャビティ内の食料品を深冷する蒸気循環システムであって、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、ブラシレスＤＣ気化器ファンモータ、および前記筐体ならびに前記蒸気循環システムの動作パラメータデータを出力するように構成される複数のセンサを含む、蒸気循環システムと、
前記筐体内に配置され、可変周波数航空機搭載電源からの可変周波数ＡＣ入力電圧を前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つに提供される少なくとも１つのＤＣ出力電圧に変換するように構成される電力モジュールであって、前記電力モジュールは電力保護モジュールを備え、前記電力保護モジュールは、
前記可変周波数ＡＣ入力電圧の中断、前記可変周波数ＡＣ入力電圧の過渡的過電圧、および前記ＤＣ出力電圧の不足電圧のうちの少なくとも１つを検出するように構成される電圧センサモジュールと、
前記電圧センサモジュールと通信し、前記可変周波数ＡＣ入力電圧および前記ＤＣ出力電圧の少なくとも一方を中断するように構成される少なくとも１つのスイッチと
を含む、電力モジュールと、
前記筐体内に配置され、前記ブラシレスＤＣ圧縮器ファンモータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータと通信するモータ制御モジュールと、
前記筐体内に配置され、前記複数のセンサおよび前記モータ制御モジュールと通信する処理モジュールであって、前記動作パラメータデータに従って、前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータを独立して駆動する制御信号を前記モータ制御モジュールに出力する処理モジュールと
を備え、
前記可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵは、ユニットとして自給式独立型で交換可能であり、かつ航空機厨房内で作動するように構成され、
前記モータ制御モジュールは、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つに回転子位置信号を出力するように構成されるバックＥＭＦセンサモジュールと、
前記バックＥＭＦセンサモジュールおよび前記処理モジュールと通信し、前記処理モジュールからの前記制御信号および前記回転子位置信号に従ってＰＷＭ信号を出力するように構成されるコミュテーションモジュールと、
前記コミュテーションモジュールと通信し、前記ＰＷＭ信号に従って前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つを駆動するように構成される三相インバータモジュールと
を備える、可変周波数航空機搭載厨房深冷交換式ラインユニット（ＬＲＵ）。

【請求項2】

前記電力モジュールは、
三相１５パルス変圧器と、
１５パルス整流器と
を備える、請求項１に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項3】

前記少なくとも１つのスイッチは、
前記三相１５パルス変圧器と可変周波数ＡＣソースとの間に配置される、三相の通常は閉じられるＡＣリレーと、
前記１５パルス整流器と前記モータ制御モジュールとの間に配置されるＭＯＳＦＥＴと
を備える、請求項２に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項4】

前記三相インバータモジュールは、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つを第１の位相にする第１の切り替え組立体と、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの前記少なくとも１つを第２の位相にする第２の切り替え組立体と、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの前記少なくとも１つを第３の位相にする第３の切り替え組立体と
を備える、請求項１に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項5】

前記第１、第２、および第３の切り替え組立体のそれぞれはＩＧＢＴハーフブリッジを含む、請求項４に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項6】

前記モータ制御モジュールは、前記モータ制御モジュールの過熱を防ぐように構成される温度感知モジュールをさらに備える、請求項１に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項7】

前記温度感知モジュールは、前記コミュテーションモジュールと通信するサーミスタを含む、請求項６に記載の可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵ。

【請求項8】

食料品を格納するように構成されるキャビティ、前記キャビティ内の食料品を深冷する蒸気循環システムを有する筐体を含む可変周波数航空機搭載厨房深冷交換式ラインユニット（ＬＲＵ）のコントローラであって、前記蒸気循環システムは、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、ブラシレスＤＣ気化器ファンモータ、および前記蒸気循環システムの動作パラメータデータを出力するように構成される複数のセンサを含み、該コントローラは、
前記筐体内に配置され、可変周波数航空機搭載電源からの可変周波数ＡＣ入力電圧を前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つに提供される少なくとも１つのＤＣ出力電圧に変換するように構成される電力モジュールであって、前記電力モジュールは電力保護モジュールを備え、前記電力保護モジュールは、
前記可変周波数ＡＣ入力電圧の中断、前記可変周波数ＡＣ入力電圧の過渡的過電圧、および前記ＤＣ出力電圧の不足電圧のうちの少なくとも１つを検出するように構成される電圧センサモジュールと、
前記電圧センサモジュールと通信し、前記可変周波数ＡＣ入力電圧および前記ＤＣ出力電圧の少なくとも一方を中断するように構成される少なくとも１つのスイッチと
を含む、電力モジュールと、
前記筐体内に配置され、前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータと通信するモータ制御モジュールと、
前記筐体内に配置され、前記複数のセンサおよび前記モータ制御モジュールと通信する処理モジュールであって、前記動作パラメータデータに従って、前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータを独立して駆動する制御信号を前記モータ制御モジュールに出力する処理モジュールと
を備え、
前記可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵのコントローラは、前記可変周波数航空機搭載厨房深冷ＬＲＵを航空機厨房内で作動する自給式独立型の交換可能なユニットとして制御するように構成され、
前記モータ制御モジュールは、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つに回転子位置信号を出力するように構成されるバックＥＭＦセンサモジュールと、
前記バックＥＭＦセンサモジュールおよび前記処理モジュールと通信し、前記処理モジュールからの前記制御信号および前記回転子位置信号に従ってＰＷＭ信号を出力するように構成されるコミュテーションモジュールと、
前記コミュテーションモジュールと通信し、前記ＰＷＭ信号に従って前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つを駆動するように構成される三相インバータモジュールと
を備える、コントローラ。

【請求項9】

前記電力モジュールは、
三相１５パルス変圧器と、
１５パルス整流器と
を備える、請求項８に記載のコントローラ。

【請求項10】

前記少なくとも１つのスイッチは、
前記三相１５パルス変圧器と可変周波数ＡＣソースとの間に配置される、三相の通常は閉じられるＡＣリレーと、
前記１５パルス整流器と前記モータ制御モジュールとの間に配置されるＭＯＳＦＥＴと
を備える、請求項９に記載のコントローラ。

【請求項11】

前記三相インバータモジュールは、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの少なくとも１つを第１の位相にする第１の切り替え組立体と、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの前記少なくとも１つを第２の位相にする第２の切り替え組立体と、
前記ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、前記ブラシレスＤＣ凝縮器ファンモータ、および前記ブラシレスＤＣ気化器ファンモータのうちの前記少なくとも１つを第３の位相にする第３の切り替え組立体と
を備える、請求項８に記載のコントローラ。

【請求項12】

前記第１、第２、および第３の切り替え組立体のそれぞれはＩＧＢＴハーフブリッジを含む、請求項１１に記載のコントローラ。

【請求項13】

前記モータ制御モジュールは、前記モータ制御モジュールの過熱を防ぐように構成される温度感知モジュールをさらに備える、請求項８に記載のコントローラ。

【請求項14】

前記温度感知モジュールは、前記コミュテーションモジュールと通信するサーミスタを含む、請求項１３に記載のコントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概括的には冷蔵システムに関し、より詳細には可変周波数航空機搭載冷蔵システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の航空機搭載冷蔵システムは、通常、交換式冷蔵ラインユニット（ＬＲＵ）、例えば、食料および飲料等の物品を冷たい状態に保つように構成される深冷機を含む。このような従来の航空機搭載冷蔵システムには、主として冷蔵ＬＲＵの構造に起因するいくつかの欠点がある。既知のように、従来の冷蔵ＬＲＵは、圧縮器、凝縮器、および気化器の各ユニットを動作させるＡＣ誘導モータを含む。ＡＣ誘導モータは、低コストで耐久性があることから多くの用途に使用されるが、その大型なサイズ、重量、および精密な可変制御が困難であることから、航空機搭載用途にはあまり適さない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

例えば、ＡＣ誘導モータのフィードバック制御は、通常、モータ筐体内に配置されるホール効果センサ等の電子機械位置センサを使用してなされる。何本かの配線がセンサおよびモータ筐体から延びて、信号をモータコントローラ等に提供する。不利なことに、航空機搭載環境では、センサ配線が、配線ハーネス内で他の電力配線、制御配線、および通信配線と一緒に集められ、配線によって通信される位置センサデータがハーネスのクロストーク、電磁干渉（ＥＭＩ）等によって破損する恐れがある。さらに、ホール効果センサ等の電気機械位置センサは、摩耗および損傷により時が経つにつれて誤作動または故障しやすい。このようにセンサが誤作動または故障した場合、モータを制御することができず、モータを交換または修理しなければならない。さらに、冷蔵ユニットとの関連において、圧縮器が封止され、冷媒およびオイルを収容しているため、ホール効果センサを圧縮器内で信頼性をもって利用することは難しい。上記に鑑みて、ＡＣ誘電モータを利用せず、かつより正確な可変制御が可能な冷蔵ＬＲＵを含んだ冷蔵システムは、当該技術分野において重要な改善となるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0004】

一態様において、航空機搭載冷蔵システムが提供される。この冷蔵システムは、周波数が航空機エンジンの速度（すなわち、ＲＰＭ）に従って変化する可変周波数ＡＣ電源によって給電され、このシステムは、食料および飲料を格納するように構成される冷蔵ＬＲＵであって、蒸気循環システムを備え、蒸気循環システムは、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、ブラシレスＤＣ気化器モータ、および蒸気循環システムの動作パラメータデータを出力するように構成される複数のセンサを含む、冷蔵ＬＲＵと、可変周波数ＡＣ入力電圧を少なくとも１つのＤＣ出力電圧に変換するように構成される電力モジュールと、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、およびブラシレスＤＣ気化器モータと通信するモータ制御モジュールと、複数のセンサおよびモータ制御モジュールと通信する処理モジュールとを含み、処理モジュールは、動作パラメータデータに従って制御信号をモータ制御モジュールに出力し、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、およびブラシレスＤＣ気化器モータを独立して駆動する。冷蔵システムの実施形態によっては、冷蔵ユニットコントローラが電力モジュール、モータ制御モジュール、および処理モジュールを含む。

【0005】

別の態様において、食料および飲料を格納するように構成される冷蔵ＬＲＵのコントローラが提供され、冷蔵ユニットＬＲＵは蒸気循環システムを含み、蒸気循環システムは、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、ブラシレスＤＣ気化器モータ、および蒸気循環システムの動作パラメータデータを出力するように構成される複数のセンサを有する。このコントローラは、可変周波数ＡＣ入力電圧を少なくとも１つのＤＣ出力電圧に変換するように構成される電力モジュールと、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、およびブラシレスＤＣ気化器モータと通信するモータ制御モジュールと、複数のセンサおよびモータ制御モジュールと通信する処理モジュールとを含み、処理モジュールは、動作パラメータデータに従って制御信号をモータ制御モジュールに出力し、ブラシレスＤＣ圧縮器モータ、ブラシレスＤＣ凝縮器モータ、およびブラシレスＤＣ気化器モータを独立して駆動する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】可変周波数航空機搭載冷蔵システムの一実施形態のブロック図である。

【図2】図１の冷蔵システムの冷蔵ＬＲＵの一実施形態例の前面斜視図である。

【図3】図２の冷蔵ＬＲＵを示す略図である。

【図4】図１の冷蔵システムの処理ユニットの一例を示すブロック図である。

【図5】図１の冷蔵システムの電力保護モジュールの一例を示すブロック図である。

【図6】図１の冷蔵システムの電力モジュールの一例を示すブロック図である。

【図7】図１の冷蔵システムのモータ制御モジュールの一例を示すブロック図である。

【図8】図７のモータ制御モジュールのインバータモジュールの一例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

これより図を参照して、可変周波数航空機搭載冷蔵システムおよびそのコントローラを提供する。図１に示すように、例としての可変周波数航空機搭載冷蔵システム１０は、コントローラ２０と、コントローラ２０によって閉ループフィードバック制御様式で動作する交換式冷蔵ラインユニット（ＬＲＵ）１００とを含む。コントローラ２０および冷蔵ＬＲＵ１００は、有線接続（例えば、イーサネットケーブル、同軸ケーブル、ツイストペア等）または無線接続（例えば、ＲＦ）を介して互いに通信することができる。コントローラ２０は、図示されているように、電力モジュール４０、モータ制御モジュール６０、および処理ユニット８０を含む。コントローラ２０は冷蔵ＬＲＵ１００とは別個に示されるが、代替としてコントローラ２０および冷蔵ＬＲＵ１００を統合または一体化してもよい。さらに、例としてのコントローラ２０は、電力モジュール４０、モータ制御モジュール６０、および処理ユニット８０を含むものとして示されるが、図示のコントローラ２０の１つまたは複数の部分を冷蔵ＬＲＵ１００と統合または一体化してもよい。例えば、冷蔵ＬＲＵ１００の一実施形態は処理ユニット８０を含み得る。

【0008】

冷蔵ＬＲＵ１００は、例えば航空機の厨房内で、飛行中の食料サービスおよび飲料サービスのサポートとして食料品を格納し冷却するように構成される。冷蔵ＬＲＵ１００については図２および図３を参照して以下により詳細に説明するが、図１から理解されるように、冷蔵ＬＲＵ１００は、複数のブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータによって駆動される蒸気循環システムおよび蒸気循環システムと通信する複数のセンサを含む。複数のセンサは、冷蔵ＬＲＵの冷蔵または動作状態に関する入力信号を処理ユニット８０に提供する。受け取ったセンサ入力信号に関して、処理ユニット８０は、スイッチ（例えば、ソレノイド弁）を始動させ、ＢＬＤＣモータを駆動する制御信号を出力する。

【0009】

図１に示すように、コントローラ２０の電力モジュール４０は、可変周波数ＡＣソース（例えば、航空機の可変速エンジンと通信する発電機）によって提供される可変周波数ＡＣ入力電圧を受け取り、その可変周波数ＡＣ入力電圧を１つまたは複数のＤＣ電圧に変換するように構成される。図示の一例としての電力モジュール４０は、電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ４２、セーフティリレー４４、多相変圧器４６、パルス整流器４８、第１のＤＣ電源５０、第２のＤＣ電源５２、および電力スイッチ５４を含む。理解されるように、セーフティリレー４４および電力スイッチ５４は、コントローラ２０を過渡的過電圧、電圧中断等のＡＣ電力異常による損傷から保護する電力保護モジュールを提供する。電力保護モジュールについては図５を参照してより詳細に説明する。図示されているように、多相変圧器４６およびパルス整流器４８は協働して、約３６０Ｈｚから約８００Ｈｚまで変化し得、約２０８ボルトＡＣの線間（ＬＬ）電圧を有し得る可変周波数ＡＣ入力電圧を、２８０ボルトＤＣ母線電圧を含む少なくとも１つのＤＣ電圧に変換する電力変換モジュールを提供する。第１の電源５０は、２８０ボルトＤＣ母線電圧を、処理ユニット８０に通電される２８ボルトＤＣ分離出力に変圧するように構成される。同様に、第２の電源５２は、２８８ボルトＤＣ母線電圧を、モータ制御モジュール６０に通電される１５ボルトＤＣに変圧するように構成される。電力スイッチ５４は、電力変換モジュールと第２の電源５２との間に配置され、母線電圧中断保護を提供する。理解されるように、モータ制御モジュールは、ＢＬＤＣモータのバックＥＭＦ（ＢＥＭＦ）に対する制御アルゴリズムを利用するため、２８０ボルトＤＣ母線が外乱を受けたとき、モータＢＥＭＦ（回転子の位置および／または速度を示す）が誤って解釈されて、制御モジュールが不適正な位相の電圧および電流でＢＬＤＣを駆動してしまう恐れがあり、これはモータを損傷させ得ることから、ＢＬＤＣモータの閉ループフィードバック動作を維持することができない。このため、２８０ボルトＤＣ母線は、例えば、約１ミリ秒（ｍｓ）でオフに切り替わるように動作可能な高電圧金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり得る電力スイッチ５４によって通電停止される。

【0010】

さらに図１に示すように、電力制御モジュール６０は、第１、第２、および第３のモータコミュテーションモジュール６２、６４、および６６を含む。モータコミュテーションモジュール６２、６４、６６は第２の電源５２によって通電され、処理ユニット８０によって独立して制御される。モータ制御モジュール６０は、３つのＢＬＤＣモータを独立して駆動するように構成されるインバータモジュールを提供する第１、第２、および第３の三相インバータ６８、７０、７２を含む。さらに、制御モジュール６０は、電流感知モジュールを提供し、それによってＢＬＤＣモータのフィードバック制御を可能にする第１、第２、および第３のモータＢＥＭＦ電流センサ７４、７６、７８を含む。図示されているように、第１のインバータ６８、第１のＢＥＭＦ電流感知モジュール７４に関して第１のＢＬＤＣモータ（例えば、図示の圧縮器モータ）を駆動する第１のコミュテーションモジュール６２と通信する。さらに、モータ制御モジュール６０は、第２のＢＥＭＦ電流感知モジュール７６に関して第２のＢＬＤＣモータ（例えば、図示の凝縮器モータ）を駆動する第２のコミュテーションモジュール６４と通信する第２のインバータ７０を含む。さらに、モータ制御モジュール６０は、第３のＢＥＭＦ電流感知モジュール７８に関して第３のＢＬＤＣモータ（例えば、図示の気化器モータ）を駆動する第３のコミュテーションモジュール６６と通信する第３のインバータ７２を含む。

【0011】

これより図２を参照して、一例としての冷蔵ＬＲＵ１００を提供する。図示されているように、冷蔵ＬＲＵ１００は、筐体１１０、筐体１１０に結合され、閉方向と開方向との間を移動するドア１２０、冷蔵する物品（例えば、食料および飲料）を格納する筐体１１０内の被絶縁キャビティ１３０、吸気口１４０、およびユーザインタフェース１５０を含む。冷蔵ＬＲＵ１００は、食品および飲料品を被絶縁キャビティ１３０内の適正格納温度に維持するために空気を冷却する自給式独立型冷蔵庫である。図示されているように、筐体１１０は、航空機の厨房内への冷蔵ＬＲＵ１００の設置を容易にするように概して小型の矩形多面体形状を有するが、筐体１１０は、他の車両および場所、例えばバス、電車、バン、住居、およびオフィスに設置するように他の形状で構成されてもよい。ドア１２０は、例えば、ヒンジにより、内部の物品を取り出せるように被絶縁キャビティ１３０が露出される開方向（図１に示す）と、被絶縁キャビティ１３０が密閉される閉方向との間で旋回移動するように筐体１１０に結合される。冷蔵ＬＲＵ１００は、ドア１２０または筐体１１０に構成されて、ドア１２０を閉じる／ラッチする／ロックするとともに、ドア１２０を開く／ラッチ解除する／アンロックするための取っ手またはハンドル等（図示せず）を含んでもよい。例えば、航空機の人員が、航空機の離着陸中および乱気流時に、安全のために取っ手またはハンドル等を操作して、ドア１２０を閉方向に固定することができる。

【0012】

被絶縁キャビティ１３０は、乗客の食料および飲料を格納するように構成される。例えば、被絶縁キャビティ１３０は、１２本の標準ワインボトルを収容できるように、すなわち図１に示すように、９本を普通に被絶縁キャビティのフロア上にまっすぐに立て、３本を棚１３２に寝かせて置けるように、約１．０立方フィート（約２８．３２リットル）の容積を有することができる。棚１３２は、被絶縁キャビティ１３０内の物品を支持し整理するために使用できるが、必要なものではない。図示されているように、棚１３２は、被絶縁キャビティ１３０内の空気流を遮らないようにワイヤまたはバーのオープンアレイとして構成される。しかし、棚１３２を別様に、例えば中実平坦部材として構成してもよい。棚１３２は取り外し可能であり、かつ被絶縁キャビティ１３０内で再構成可能であってもよい。すなわち、棚１３２を取り外し、被絶縁キャビティ１３０内のフロアよりも上の異なる高さに設置し直してもよい。１つの棚１３２が示されるが、より少数またはより多数の棚を所望に応じて提供してよい。図示されているように、グリル（grill）またはレジスタ（register）１３４および１３６が被絶縁キャビティ１３０の後壁に構成される。ここでは、グリル１３４が冷却された空気を被絶縁キャビティ１３０に供給し、グリル１３６が被絶縁キャビティ１３０内を通って流れた内部の物品を冷却した空気の帰路を提供する。しかし、当然ながら、グリル１３４、１３６は、グリル１３６が冷却された空気を供給し、グリル１３４が帰路を提供するように逆に構成されてもよい。周囲温度空気が、筐体１１０の前面に構成される吸気口１４０によって受けられる。吸気口１４０からの周囲温度空気は、詳細に後述する冷却対象の冷蔵システム内に流れ込み、それからグリル１３４および１３６を介して被絶縁キャビティ１３０内を循環する。

【0013】

さらに図１に示すように、冷蔵ＬＲＵ１００はユーザインタフェース１５０を含む。ユーザインタフェース１５０は、筐体１１０の前面の吸気口１４０付近に構成されて示されるが、別様に構成されてもよい。図示されているように、ユーザインタフェース１５０は、１つまたは複数のユーザ操作可能なアクチュエータ１５２、ディスプレイ１５４、および１つまたは複数のインジケータ１５６を含む。アクチュエータ１５２は、冷蔵ＬＲＵ１００の動作を制御／変更し、情報を要求する信号を、例えばコントローラに出力する、ボタン（例えば、スナップドーム）、スイッチ（例えば、マイクロスイッチ）、ダイアル等の当該技術分野において既知の各種装置であってよい。ディスプレイ１５４は、冷蔵ＬＲＵ１００の動作に関して英数字または他の印を表示する、ＬＣＤパネル、ＬＥＤアレイ等の当該技術分野において既知の各種装置であってよい。１つまたは複数のインジケータ１５６は、冷蔵ＬＲＵ１００が適切に動作していない１つまたは複数の視覚的かつ／または可聴的な警告またはアラートを提供することができる。例えば、インジケータ１５６は、ＬＥＤ等の１つまたは複数の照明および／または音を出力するスピーカまたはブザー等として具現することができる。一実施形態では、１つまたは複数のインジケータ１５６は、正常動作を示すグリーンの照明、冷蔵庫に故障または障害があることを示すレッドの照明、および内部のキャビティ内の温度が、ユーザによって選択された動作状態および温度設定点と異なることを示すアンバーの照明を含む。ユーザインタフェース１５０を介して、ユーザは、冷蔵ＬＲＵ１００の動作モード（例えば、深冷庫、冷蔵庫、冷凍庫の各冷蔵状態）を選択し、被絶縁キャビティ１３０の温度設定点を選択または決定し、冷蔵ＬＲＵ１００または内部の１つまたは複数の各種部品およびサブシステムの現在および過去の動作に関する情報（例えば、動作時間数、霜取り回数、故障回数等）を要求することができる。

【0014】

これより図３を参照して、図２の冷蔵ＬＲＵ１００の蒸気循環システムを説明する。図３に示すように、蒸気循環システム２００は筐体１１０内に配置され、破線で概略的に示される。蒸気循環システム２００を通る空気流は大きな矢印で示される。蒸気循環システム２００は、各種冷蔵部品および冷蔵部品と通信して、蒸気循環システム２００の動作を監視し制御する複数のセンサを含む。図示されているように、蒸気循環システム２００の冷蔵部品は、圧縮ユニット２１０、凝縮ユニット２２０、気化ユニット２３０、高圧カットアウトスイッチ２４０、熱膨張弁２５０、熱ガス迂回弁２６０、フィルタ/ドライヤユニット２７０、および液体ラインソレノイド弁２８０を含む。図３に示していないが、圧縮ユニット２１０は、ＢＬＤＣモータ（図１に示す）を含む。さらに、凝縮ユニット２２０および気化ユニット２３０は各々、ファンの羽根を回転させて空気をそれぞれ凝縮器および気化器熱交換器を越えて送るＢＬＤＣモータ（図１に示す）を含む。当該技術分野において既知のように、蒸気循環システム２００は、ＬＲＵ１００の被絶縁キャビティ１３０から熱を排除する輸送ループを提供する。

【0015】

動作に際して、冷媒（例えば、ＨＦＣ−１３４ａ、フロン等）が、低温低圧蒸気として圧縮ユニット２１０に入り、圧縮ユニット２１０において圧縮され、周囲温度で凝縮されるように高温高圧になる。圧縮ユニット２１０から、冷媒は凝縮ユニット２２０に移動し、凝縮ユニット２２０において、熱が排除され（すなわち、周囲空気が冷却され）、冷媒は凝縮されて高圧の液体になる。熱ガス迂回弁２６０（例えば、ソレノイド制御弁）が、圧縮ユニット２１０の冷媒流出口を気化ユニット２３０の流入口に結合する。液体状態の冷媒は、凝縮ユニット２２０からフィルタ／ドライヤユニット２７０を通って移動し、そこでいかなる水分および固体汚染物も冷媒から除去される。次に、冷媒はソレノイド弁２８０を通過し、ソレノイド弁２８０は冷媒流を適した速度および圧力に調整する。ソレノイド弁２８０を出た冷媒は膨張弁２５０に入り、ユーザによって選択された動作状態および温度設定点に対応する飽和温度まで低下する。膨張弁２５０は、例えば、内部感知バルブを有するブロック膨張弁であってよい。冷媒は、膨張弁２５０から、液体と蒸気との混合物として気化ユニット２３０に入る。冷媒混合物内の液体は、帰路１３６を介して被絶縁キャビティ１３０から戻ってくるより温かい空気から熱を吸収し、気化器熱交換器を出るときには完全に気化される。気化ユニット２３０内で吸収された熱は、凝縮ユニット２２０のモータ駆動ファンによって排気口（例えば、筐体１１０の背面に構成される）を介してキャビン周囲空気に排除される。凝縮ユニット２２０のモータ駆動ファンは、凝縮ユニット２２０の流入口側に負圧も発生させ、それにより、吸気口１４０を通して周囲空気を引き込む。このファンによって発生する空気流は、熱を排気口から、例えば厨房内に設けられ得る流出ダクトに運ぶ。

【0016】

上述したように、冷蔵ＬＲＵ１００は、蒸気循環システム２００の動作を監視するように構成される複数のセンサを含む。第１の複数のセンサが、システム２００の様々な場所で蒸気循環システム２００を通る空気流の温度を監視するために提供される。さらに、第２の複数のセンサが、システム２００の様々な場所で冷媒の圧力および温度を監視するために提供される。図３に示すように、複数のセンサは温度センサ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０および圧力センサ３６０、３７０を含む。温度センサ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０のうちの１つまたは複数はサーミスタ、熱電対、または当該技術分野において既知の温度を監視する任意の適した装置であってよい。さらに、圧力センサ３６０、３７０のうちの１つまたは複数は、圧力変換器、圧力スイッチ、または当該技術分野において既知の流体圧力を感知する任意の適した装置であってよい。帰路空気温度センサ３１０は、被絶縁キャビティ１３０内の帰路グリル１３６（図２）付近に構成される。供給空気温度センサ３２０は被絶縁キャビティ１３０内の供給グリル１３４（図２）付近に構成される。流入口空気温度センサ３３０は、吸気口１４０（図２）付近または凝縮ユニット２２０の流入口付近に構成されて、システム２００に流入する周囲空気の温度を検出する。排気口空気温度センサ３４０は排気口付近に構成され、蒸気循環システム２００から流出する空気の温度を検出する。吸込み温度センサ３５０は、熱膨張弁２５０と圧縮ユニット２１０との間の低圧冷媒の温度を検出するように構成される。吸込み圧力センサ３６０は、吸込み温度センサ３５０付近に構成されて、熱膨張弁２５０と圧縮ユニット２１０との間の低圧冷媒の圧力を検出する。吐出し圧力センサ３７０は付近に構成されて、凝縮ユニット２２０の流出口とフィルタドライヤユニット２７０との間を流れる冷媒の圧力を検出する。さらに、吐出し圧力センサ３７０は高圧カットアウトスイッチ２４０付近に構成することができる。実際に、上述した複数のセンサは別様に構成されてもよく、例えば、より少数または追加の温度センサおよび／または圧力センサを設けてもよく、または複数のセンサを蒸気循環システム２００内の他の場所の圧力および／または温度を感知するように配置してもよい。

【0017】

これより図４を参照して、冷蔵ＬＲＵ１００の蒸気循環システム２００の動作を制御する、一例としての処理ユニット８０を提供する。図４に示すように、処理ユニット８０はプロセッサ４０２を含むことができる。理解されるように、プロセッサ４０２はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＰＬＣ、ＦＰＧＡ、状態機械等の当該技術分野において既知の各種装置であってよいが、処理ユニット８０の実施形態によっては、プロセッサ４０２が集積回路（ＩＣ）マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサであることが有利である。処理ユニット８０は、図４においてFreescale Semiconductor, Inc.から入手可能な３２ビット３３ＭＨｚ ＭＰＣ５６５マイクロコントローラを含んで示されるが、プロセッサ４０２は、例えば、ＭＣ６８ＨＣ９０８ＭＲ３２マイクロコントローラおよび他等の他の適したＩＣであってもよい。プロセッサ４０２は、複数の入力（例えば、システム２００の複数のセンサからの信号およびユーザインタフェース１５０からのユーザ入力）を処理し、かつ複数の入力に関する複数の、例えば制御出力および情報出力を行うアルゴリズム、ソフトウェア、またはファームウェアを実行する。さらに、コントローラ２０の実施形態によっては、プロセッサ４０２は、複数の入力に従ってイベントの発生を決定し、イベント発生に関する動作パラメータ（例えば、センサ）データを動的に（すなわち、可変または一定ではない間隔またはレートで）ログに記録することができる。

【0018】

処理ユニット８０は、プロセッサ４０２とインタフェースまたは通信する複数のモジュールを含む。図示されているように、複数のモジュールは、電力入力モジュール４１０、メモリモジュール４２０、デジタル入力モジュール４３０、アナログ入力モジュール４４０、出力モジュール４５０、第１の通信モジュール４６０、第２の通信モジュール４７０、ネットワーク通信モジュール４８０、および電源入力監視モジュール４９０を含む。上述したモジュール４１０〜４９０はプロセッサ４０２とは別個のものとして示されるが、モジュールのうちの１つまたは複数は、代替として、プロセッサ４０２と統合または一体化してもよい。電力入力モジュール４１０は、ＤＣ電力、電力保護、およびＥＭＩフィルタリングをプロセッサ４０２に提供する。２８Ｖ ＤＣ電力入力４１１、信号接地入力４１２、およびＤＣリターン入力４１３が電力入力モジュール４１０とインタフェースする。メモリモジュール４２０は、データ記憶をプロセッサ４０２に提供する。図示されているように、メモリモジュール４２０は５１２Ｋ ＳＲＡＭであるが、他の種類およびサイズのメモリであってもよい。さらに、メモリモジュール４２０はプロセッサ４０２とは別個のものとして示されるが、代替として、プロセッサ４０２と統合または一体化（すなわち、オンボード）してもよい。

【0019】

デジタル入力モジュール４３０は、複数のデジタル入力信号を受け取って集計する。図示されているように、デジタル入力モジュール４３０は、ドアセンサ入力４３１（図２のドア１２０が適切に閉められていないことを示す）、高圧スイッチ入力４３２（図３の高圧カットアウトスイッチ２４０が高圧状況を検出したことを示す）、低電力５Ｖ入力４３３、低電力２８Ｖ入力４３４、低電力２．６Ｖ入力４３５、熱ガス電流存在入力４３６（電流が図３の熱ガス迂回弁２６０のソレノイドに供給されていることを示す）、液体ライン電流存在入力４３７（電流が図３の液体ラインソレノイド弁２８０のソレノイドに供給されていることを示す）、電力モニタ位相Ａ、Ｂ、およびＣ入力４３８ａ、４３８ｂ、４３８ｃ（位相損失を示す）のそれぞれ、ならびに母線ピンプログラミング入力４３９とインタフェースする。アナログ入力モジュール４４０は、複数のアナログ入力信号を受け取って集計し、アナログ入力信号をプロセッサ４０２のＡ／Ｄコンバータを提供する。あるいは、アナログ入力モジュール４４０が、プロセッサ４０２とインタフェースするＡ／Ｄコンバータを含んでもよい。図示されているように、アナログ入力モジュール４４０は、帰路空気温度入力４４１、供給空気温度入力４４２、流入口空気温度入力４４３、排気口空気温度入力４４４、気化ユニットファンモータ（固定子）温度入力４４５、圧縮ユニットモータ（固定子）温度入力４４６、凝縮ユニットファンモータ（固定子）温度入力４４７、コントローラ基板温度入力４０４、冷媒吸込み温度入力４４８、冷媒吐出し圧力入力４４９ａ、および冷媒吸込み圧力入力４４９ｂとインタフェースする。理解されるように、入力４４１〜４４９は一般に、温度センサおよび圧力センサ３１０〜３７０（図３）に対応する。

【0020】

図４にさらに示すように、出力モジュール４５０は、電流保護および温度保護のためにプロセッサ４０２とシステム２００の遠隔部品、例えばリレー、アクチュエータ（例えば、ソレノイドスイッチ）等との間に離散制御インタフェースを提供する。図示されているように、出力モジュール４５０は、ＤＣリレーイネーブル出力４５１（モータコントローラへのＶＤＣバーストを可能にする）、熱ガス弁開／閉出力４５２（図３の熱ガス迂回弁２６０の状態を制御する）、液体ライン弁開／閉４５３（図３の液体ライン弁２８０の状態を制御する）、（圧縮器、凝縮器、気化器）モータコントローラ４５４のチップ選択（通信するモータ通信制御モジュール６２、６４、６６を選択する）、およびシリアルＥＥＰＲＯＭ４５５のチップ選択（履歴ログデータ構造にエントリを書き込む正しいメモリモジュールを選択する）を含むデジタル出力制御信号または離散出力制御信号を提供する。示される第１の通信モジュール４６０は、非同期シリアル通信を提供するＲＳ２３２通信インタフェースである。プロセッサ４０２と外部パーソナルコンピュータ（ＰＣ）との通信は、例えば、コントローラ２０のプログラミング、蒸気循環システム２００の診断、コントローラ２０のデバッグ、および蒸気循環システム２００の各種モジュールまたはサブシステム（例えば、圧縮ユニット２１０、凝縮ユニット２２０、気化ユニット２３０等）の実施のために、ＰＣインタフェース４６２によって提供される。さらに、プロセッサ４０２とディスプレイ（例えば、図２のユーザインタフェース１５０のディスプレイ１５４または「ダム」端末）を含むユーザインタフェースとの通信は、例えば、履歴ログデータ構造のデータエントリの表示、温度設定点の変更、１つまたは複数のインジケータ１５６（図２）の始動等のためにディスプレイインタフェース４６４によって提供される。示される第２の通信モジュール４７０は、プロセッサ４０２（マスタ）と各種（スレーブ）外部装置との通信を提供するシリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ）である。蒸気循環システム２００の圧縮ユニットモータ、凝縮ユニットモータ、および気化ユニットモータの動作を制御するモータ制御モジュール６０（図１）との制御通信およびフィードバック通信は、モータの速度および／または方向を制御するモータコントローラインタフェース４７２によって提供される。さらに、プロセッサ４０２と１つまたは複数の外部メモリモジュール（例えば、３つの３２ＫのＥＥＰＲＯＭ）との通信は、履歴ログデータ構造のデータエントリの書き込みおよび読み取りを行うインタフェース４７４によって提供される。

【0021】

例示的な本冷蔵ＬＲＵ１００は電力接続のみを必要とする独立ユニットであるが、コントローラ２０は、プロセッサ４０２が通信バスまたはネットワークを介して他の車両サブシステム、ＬＲＵ等と通信できるようにネットワーク通信モジュール４８０を含んでもよい。コントローラ２０は、冷蔵ＬＲＵ１００に統合して（例えば、筐体１１０内に配置されて）もよいが、コントローラ２０は、代替として、筐体１１０外の冷蔵ＬＲＵ１１０から離れて構成し、有線リンクまたは無線リンクを介して冷蔵ＬＲＵ１１０と通信してもよい。図示されているように、ネットワーク通信モジュール４８０は、ＣＡＮプロトコルを使用してプロセッサ４０２をバスまたはネットワークとインタフェースするように構成されるが、代替として、ＬＩＮ、Ｊ１８５０、ＴＣＰ／ＩＰ、または当該技術分野において既知の他の通信プロトコルを使用してプロセッサ４０２をバスまたはネットワークにインタフェースするように構成されてもよい。電源監視モジュール４９０はプロセッサ４０２と通信し、コントローラ２０および／または冷蔵ＬＲＵ１００の電圧監視、電流監視、および電力監視のうちの１つまたは複数を提供する。

【0022】

これより図５を参照して、電力モジュール４０（図１）の電力保護モジュールを説明する。固定周波数航空機搭載電力システムにＡＣ誘電モータを利用する場合、過渡的電圧または電圧中断に対する誘電モータの反応は回転子ＲＰＭの瞬間的な低減であるため、過渡的過電圧および電圧中断に耐えることができる。しかし、２８０ボルトＤＣ母線またはＢＬＤＣモータ制御アルゴリズムモータコントローラを実行するプロセッサ４０２（図４）が瞬間的に中断する場合、回転子の位置およびまたは速度を測定するために処理されるＢＥＭＦ情報が破損し、モータ制御が失われ、モータが損傷する恐れが生じ得る。このため、電力保護モジュール５００は、コントローラ２０およびＢＬＤＣモータが、両方とも２８０ボルトＤＣ母線および２８０ボルトＤＣからより低い電圧に変換する電源の切り替えを妨害する恐れがあるＡＣ電力異常（例えば、過渡的過電圧および電圧中断）およびＤＣ過／不足電圧から保護されるように提供される。図５に示すように、電力保護モジュール５００は、セーフティリレー４４およびＤＣ母線電圧センサ５２０を含む。セーフティリレー４４は、可変周波数ＡＣ入力電圧を受け取るように構成され、可変周波数ＡＣ入力電圧を電力変換モジュール５４０に転送するために通常は閉じた状態である。図示されているように、電力変換モジュール５４０は、約３６０Ｈｚから約８００Ｈｚまで変化可能であり、約２０８ボルトＡＣの線間（ＬＬ）電圧を有し得る可変周波数ＡＣ入力電圧を２８０ボルトＤＣ母線電圧に変換する。電力変換モジュール５４０については図６を参照してより詳細に後述する。

【0023】

過渡的過電圧保護は、過渡的高電圧の可変周波数三相ＡＣ電力入力を感知することを含む。所定の電圧閾値を超える過渡的電圧は、過電圧センサ（例えば、リレー４４に統合された）によって検出され、それにより、通常は閉じているリレー４４が始動する。リレー４４が始動すると、可変周波数ＡＣ入力電力はコントローラ２０から切断され、それにより、システム１０は過電圧状況が終了するまで保護される。さらに図示されているように、過電圧抵抗（Ｒ−過電圧（R-Over-voltage））および２８０ボルトＤＣ母線と接地との間に接続されるキャパシタが、ＤＣ母線電圧センサ５２０を２８０ボルトＤＣ母線にインタフェースする。ＤＣ母線電圧センサ５２０は、ＤＣ母線の過電圧および不足電圧を検出し、リレーディセーブル信号をリレー４４に提供するように構成される。実施形態によっては、ＤＣバス電圧センサ５２０は、図示されているように、リレーディセーブル信号をリレー４４に通信するオプトアイソレータを含んでもよい。図５に示されていないが、ＤＣ母線電圧センサ５２０は、例えば、ＤＣ母線電圧が所定のＤＣ母線低電圧閾値よりも下がった場合に２８０ボルトＤＣ母線を通電停止する電力スイッチ５４（図１）とさらに通信してもよい。示される電力保護モジュール５００は例示的なものであり、コントローラ２０およびシステム１０を電圧および／または電流の過渡現象および／または中断から保護するように別様に構成されてもよい。

【0024】

これより図６を参照して、電力変換モジュール５４０を説明する。図６に示すように、電力変換モジュール５４０は、変圧器４６、整流器４８、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５０、および第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５６０を含む。ＤＣ電流の高調波歪み／含有量が最小になるように、変圧器４６は１５パルス多相変圧器として構成され、整流器４８は１５パルス整流器として構成される。１５パルス多相変圧器４６は、それぞれ２４度（すなわち、３６０度を１５で割ると２４度）シフトした１５個の個々の位相を生成する。１５パルス整流器４８は、１５個のダイオード整流器ペアを含み、以下の式に従って入力された２０８ボルトＡＣを２８０ボルトＤＣに変換する。
ＤＣ電圧＝（３ｘボルトＡＣ（ＬＬ）ｘ２の平方根）／Ｐｉ

【0025】

上述したように、２８０ボルトＤＣ（すなわち、母線電圧）はモータ制御モジュール６０、具体的にはインバータモジュールに提供され、そこで、３つのモータコミュテーションモジュール６２、６４、６６（図１）がＤＣ母線に並列するように構成される。図６に示すように、ＤＣ母線キャパシタ５８０が整流器４８間に設けられて、整流器のリプル電圧を低減し、実質的な瞬間電流をインバータ６８、７０、７２（図１）に供給する。第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、２８０ボルトＤＣ母線電圧を２８ＤＣ電圧に逓減する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成される。図１〜図６から理解されるように、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、電圧および動作電力を処理ユニット８０に提供する。同様に、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５６０は２８０ボルトＤＣ母線電圧を１５ＤＣボルトに逓減する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成される。図１〜図６から理解されるように、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ５６０は、電圧および動作電力をコミュテーションモジュール６２、６４、および６６に提供する。

【0026】

これより図７および図８を参照すると、モータ制御モジュール６０を説明する。図７に示すように、モータ制御モジュール６０は、冷蔵ＬＲＵ１００の３つのモータを独立して駆動するように構成されるが、他の状況および用途では、より少数または追加のモータを制御するために利用されてもよい。さらに、モータ制御モジュール６０は、センサレス正弦波駆動可変速ＢＬＤＣモータ制御を圧縮器モータおよび冷蔵ＬＲＵ１００の２つのファンモータに提供する。図示されているように、モータ制御モジュール６０は、コミュテーションモジュール６２を備える圧縮器モータコントローラ７００、モータコミュテーションモジュール６４を備える凝縮器モータコントローラ、およびコミュテーションモジュール６６を備える気化器モータコントローラを含む。図１から理解されるように、圧縮器モータコントローラ、凝縮器モータコントローラ、および気化器モータコントローラは略同様であるため、モータ制御モジュール６０については、簡潔な説明にするために、コミュテーションモジュール６２を含む圧縮器モータコントローラ７００に関して以下に説明する。

【0027】

図７に示すように、圧縮器モータコントローラ７００は、コミュテーションモジュール６２、クロック７４０、インバータ６８、電流センサ７４、増幅器７６０、およびＡ／Ｄコンバータ７８０を含む。圧縮器コミュテーションモジュール６２は、様々な種類のモータを制御するように構成可能なデジタル集積回路（ＩＣ）チップ（例えば、カリフォルニア州エルセグンド（El Segundo）に所在のInternational Rectifierから入手可能なＩＲＭＣＫ２０３）であってよい。さらに図示されているように、コミュテーションモジュール６２は、モータ速度制御アルゴリズム７１０およびレジスタセット７２０を含む。モータ速度制御アルゴリズム７１０は、３つのモータ位相のうちの２つのＢＥＭＦ値を使用してモータ回転子の位置／速度を決定し、それにより、モータ筐体内のレゾルバ、エンコーダ、ホール効果センサ等の必要性をなくす。センサレスアルゴリズム７１０は、ハーネスクロストークおよび電磁式モータセンサを使用する場合に発生し得るＥＭＩによるノイズおよび不適正な読み取り等の問題をなくす。

【0028】

ＢＬＤＣモータの閉ループ速度制御を提供するために、各ＢＬＤＣモータの回転子の位置は、所定の正確な抵抗値を有する電流感知抵抗（Ｒ−ＢＥＭＦ）間のＢＥＭＦ電圧に関してＢＥＭＦセンサモジュールによって決定される。３つのモータレグ位相のうちの少なくとも２つの位相のＢＥＭＦを検出するために、２つの抵抗が提供される。モータＢＥＭＦは所定のレート、例えば、１３３ＭＨｚでサンプリングされる。これら抵抗両端のＢＥＭＦ電圧降下は、＋／−２５０ｍＶの範囲内にマッピングされ、線形電流感知ＩＣ７４に入力される。この線形電流感知ＩＣ７４は、アナログ電圧をモータコミュテーションモジュール６２に適合する１３０ｋＨｚ ＰＷＭ信号に変換する。アルゴリズム７１０は電流センサ７４および処理ユニット８０と協働して、モータ力率および効率を最適化する正弦波モータ速度制御を生み出す。このようにして、ＬＲＵ１００のＢＬＤＣモータは、約０．９よりも高い力率で動作し、それにより、本システムを、誘電モータおよびバングバング制御アルゴリズムを利用する従来のシステムよりも効率的にする。

【0029】

コミュテーションモジュール６２は、処理ユニット８０のシリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ Ｉ／Ｆ）（図４の４７４）と通信し、ＢＬＤＣ圧縮器モータ（図１）を制御する。理解されるように、処理ユニット８０は、モータ制御（例えば、ＰＷＭ）信号をコミュテーションモジュール６２に出力または通信して、ＢＬＤＣ圧縮器モータのオン、オフ、方向反転、速度変更を行う。図示されているように、処理ユニット８０は、オプトアイソレータ９０を介してコミュテーションモジュール６２とインタフェースすることができるが、代替として、当該技術分野において既知の他のインタフェース装置を使用してもよい。クロック７４０は、圧電結晶発振器、単安定マルチバイブレータ、または適したタイミング／クロック信号をコミュテーションモジュール６２に提供する当該技術分野において既知の他の装置であってよい。

【0030】

これより図８を参照して、インバータ６８を更に詳細に説明する。図８に示すように、インバータ６８は複数の切り替え要素８００を備える。６個の切り替え要素８００が示されるが、より少数または追加の要素８００を提供してもよい。複数の切り替え要素８００のそれぞれは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）として示されるが、代替として、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、または当該技術分野において既知の他の適した装置であってもよい。図示されているように、各切り替え要素８００はブートストラップダイオードを含み得る。６個の切り替え要素８００は３つの群８１０、８２０、８３０に構成され、各群は、ハーフブリッジ組立体として相互接続される２個の切り替え要素８００（すなわち、ハイ側切り替え要素およびロー側切り替え要素）を含む。複数の切り替え要素８００のそれぞれは、コミュテーションモジュール６２から出力される信号によって駆動される。理解されるように、３つの群８１０、８２０、８３０のそれぞれは、コミュテーションを制御するか、または冷蔵ＬＲＵ１００（図１）内のＢＬＤＣモータを駆動する３つの位相のうちの１つ（すなわち、位相Ａ、Ｂ、およびＣのそれぞれ）に対応する。出力ノードが、各群８１０、８２０、８３０の２つの切り替え要素８００の間に構成され、ＢＬＤＣモータの位相に接続される。

【0031】

図示されているように、群８１０（すなわち、Ａ位相ＩＧＢＴハーフブリッジ組立体のゲート）は、信号「Ａ−ＨＩ」および「Ａ−ＬＯ」によって駆動され、ＰＷＭ出力信号をＡ位相モータ巻線に提供する。同様に、群８２０（すなわち、Ｂ位相ＩＧＢＴハーフブリッジ組立体のゲート）は、信号「Ｂ−ＨＩ」および「Ｂ−ＬＯ」によって駆動され、ＰＷＭ出力信号をＢ位相モータ巻線に提供し、群８２０（すなわち、Ｃ位相ＩＧＢＴハーフブリッジ組立体のゲート）は、信号「Ｃ−ＨＩ」および「Ｃ−ＬＯ」によって駆動され、ＰＷＭ出力信号をＣ位相モータ巻線に提供する。このようにして、インバータ６８は、正弦波電流を使用してＢＬＤＣモータのＹ字形構成の３つの位相巻線を駆動するように構成され、これは、従来の台形の電流波形と比較してより最適かつ効率的な駆動波形である。インバータ６８は、２８０ボルトＤＣ ＰＷＭ信号およびモータＲＰＭに依存するおよそ３００Ｈｚの正弦波電流波形でモータの３つの位相を発生させる。

【0032】

さらに、図８に示すように、インバータ６８は、インバータ６８を過熱から保護するか、またはインバータ６８の過熱を防ぐように構成される温度センサ８５０（例えば、示されるようなサーミスタ）を含む。温度センサ８５０は、処理入力信号を処理ユニット８０に提供することができ、処理ユニット８０は信号を処理し、インバータ６８が過熱されつつあるか否かを判断することができる。その後、処理ユニット８０は、インバータ６８を一時的かつ／または部分的に通電停止するか、またはファン、能動ヒートシンク等の放熱モジュール（図示せず）を始動させる制御信号を出力することができる。さらに、処理ユニット８０は、修理、メンテナンス等の必要性を個人に警告する情報信号または警告信号を出力することができる。さらに、各ＩＧＢＴハーフブリッジ組立体（すなわち、群８１０、８２０、８３０）は、インバータ６８内の過電流状況を検出するために、所定の正確な抵抗値を有する抵抗（Ｒ−Ｉ）を含む。さらに、再び図７を参照すると、コントローラ７００は、増幅器７６０およびＡ／Ｄコンバータ７８０に接続された、ＤＣバス電圧を監視し、任意の過渡的なＤＣ母線高電圧を検出するための電圧感知抵抗（Ｒ−ＤＣ母線）を含み得る。

【0033】

冷蔵システムおよびコントローラの動作
冷蔵システム１０およびＬＲＵ１００の動作中、ユーザは、表１に示す７つの所定の動作モードのうちの１つを選択することにより、被絶縁キャビティ１３０の所望の温度を決定または設定する。ソフトドリンクおよびワイン等の飲料を高速深冷する「高速プルダウンモード」中では、被絶縁キャビティ１３０を通して空気を高速で移動させるとともに、冷たい空気を各容器の周囲に等しく分散させることが望まれる。理解されるように、本冷蔵システム１０は、コントローラ２０が複数のＢＬＤＣモータのうちの１つまたは複数（例えば、気化ユニット２３０のＢＬＤＣモータ）の速度および方向を独立して制御する（例えば、回転を瞬間的に逆にする）ことにより、温度等化のためにＬＲＵ１００内の空気流分散を改良するように動作可能である。これにより、例えば、キャビティ１３０内の物品の上部が冷却プロセス中に容器の底部と同じ温度になることが保証される。この反転可能なファンモータ方向により、被絶縁キャビティ１３０内の空気を混ぜ、より均等で効率的な冷気分散が可能になる。

【0034】

さらに、本冷蔵システム１０では、ＬＲＵ１００内の複数のモータのうちの１つまたは複数の回転方向を逆にすることにより、暖かい空気をある時間期間にわたって気化ユニット２３０に入れることができ、それにより、標準の（すなわち、加熱する）霜取りサイクルを必要としない霜取りサイクルが可能になる。さらに、標準の（すなわち、加熱する）霜取りサイクルが必要な場合には、気化ユニット２３０のファンモータを逆にすることにより、より低い消費電力でのより短時間期間の霜取りになる。

【0035】

【表1】

【0036】

コントローラ２０は、閉ループフィードバック制御を利用して、気化ユニット２３０、凝縮ユニット２２０、および圧縮ユニット２１０の可変モータ速度を独立して制御することにより、被絶縁キャビティ１３０内の温度を選択された温度設定点の約＋／−２°Ｃ以内に維持しようとする。コントローラ２０が、被絶縁キャビティ１３０内の温度を選択された温度設定点の約＋／−２°Ｃ以内に維持するように蒸気循環システム２００を制御することができない場合、コントローラ２０は警告またはアラートを始動または提供することができる。例えば、コントローラ２０は、１つまたは複数のカラー照明として具現され得る１つまたは複数のインジケータ１５６（図２）を表２に従って始動させることができる。

【0037】

【表2】

【0038】

圧縮ユニットの制御
コントローラ２０は、帰路空気温度センサ３１０を使用して帰路空気温度を監視し、ＰＩＤ式を使用して圧縮ユニット２１０のモータ速度を調整する。圧縮ユニット２１０のモータは、圧縮器モータが４０％という最低速度を有するようにコントローラ２０によって駆動される。帰路空気温度センサ３１０が誤作動する場合、コントローラ２０は供給空気温度センサ３２０からのデータを使用して、選択された温度設定点に対応するように空気温度を調整する。以下の表では、１００％の圧縮器モータ速度は、例えば、３５００ＲＰＭであり得る。

【0039】

ＰＩＤ温度制御式は、吐出し圧力センサ３７０（図３）によって測定される吐出し圧が所定の圧力閾値、例えば、２７５ｐｓｉを超える場合、オーバーライドすることができる。この場合、圧縮ユニット２１０のモータの速度を、感知された吐出し圧力が吐出し圧力閾値を超える量に従い、それに比例して低減することができる。高い突入電流の場合を低減するために、圧縮ユニット２１０のモータは遅延なしで開始されるか、または１秒の遅延後に開始することができる。例えば、遅延時間は、流入口空気温度センサ３３０によって感知された周囲空気温度の最下位ビットを使用して処理ユニット８０によって疑似乱数的に決定されるべきである。圧縮ユニット２１０のモータは、最短で３０秒の開始間隔を有し得る。冷凍モードまたはプルダウンモードでは、圧縮ユニットモータを開始する前に、毎回、熱ガス迂回弁２６０（図３）をおよそ５秒間、開くことができる。さらに、冷凍モードまたはプルダウンモードでは、圧縮ユニットモータが開始された後、毎回、熱ガス迂回弁２６０をおよそ５秒間、閉じることができる。圧縮器がロジックを開始した後、被絶縁キャビティ１３０（図２）内で感知される温度が設定点温度よりも約５°Ｆを超えて高い場合、熱ガス迂回弁２６０を閉じることができる。被絶縁キャビティ１３０内で感知される温度が設定点温度よりも約３°Ｆを超えて低い場合、熱ガス迂回弁２６０が閉じられ得る冷凍モードおよびプルダウンモードの場合を除き、熱ガス迂回弁２６０を開くことができる。さらに、深冷モードのときのみ、被絶縁キャビティ１３０内で感知される温度が設定点温度よりも約７°Ｆを超えて低い場合、液体ライン弁２８０を閉じることができ、その温度が設定点温度よりも約３°Ｆを超えて高い場合には開かれるべきである。

【0040】

気化ユニットの制御
気化ユニット２３０のモータの速度は、表３に従ってコントローラ２０によって制御することができる。この表では、１００％の気化器速度は、例えば、８５００ＲＰＭであり得る。気化器２３０のモータは最短で５秒の開始間隔を有し得る。

【0041】

【表3】

【0042】

凝縮ユニットの制御
凝縮ユニット２２０のモータの速度は、表４に従ってコントローラ２０によって制御することができる。この表では、１００％の凝縮器速度は、例えば、８５００ＲＰＭであり得る。凝縮ユニット２２０のモータは、圧縮ユニット２１０のモータが停止した後、２分間にわたってオンの状態を保ち得る。

【0043】

【表4】

【0044】

履歴データログ記録
システム１０の実施形態によっては、コントローラ２０は、冷蔵ＬＲＵ１００の動作に関して故障、誤作動、ヒューマンエラー等を診断する際に検索して使用するために、センサデータおよび他の入力を履歴ログデータ構造に書き込むことができる。履歴ログデータ構造の一例は、コントローラ２０によって冷蔵ＬＲＵ１００の初期化／電源投入時にその都度書き込まれるヘッダを含むことができる。表５に示すように、ヘッダは、ハードウェアおよびソフトウェアのバージョン、冷蔵ＬＲＵ１００の累計ステータス等の一般的な識別を提供することができる。

【0045】

【表5】

【0046】

さらに、表６に示すように、各データエントリは、蒸気循環システム２００の複数のセンサからのデータを含む。したがって、コントローラ２０によって履歴ログデータ構造に書き込まれる各データエントリは、実際の問題（例えば、故障、ハードウェア故障等）とユーザエラーによって発生する問題とを区別するのを助けるため、冷蔵ＬＲＵ１００のある瞬間の動作を示す情報を含む。

【0047】

【表6】

【0048】

実施形態によっては、コントローラ２０は、データログ記録を少なくとも２つのログ記録モード間で動的に変更するように動作可能であり得る。すなわち、コントローラ２０がデータエントリを履歴ログデータ構造に書き込む頻度、間隔、またはレートは、例えば、不定期な動作をデバッグし診断するために、冷蔵ＬＲＵ１００の動作データおよびパラメータを適宜取り込むように変更することができる。一例では、コントローラ２０は、１）通常動作中に３分毎に通常データログ記録モードで、２）冷却動作を実行してない間（シャットダウン後を含め）、１５分毎にスタンバイデータログ記録モードで、３）警告イベントが検出されている間、１分毎に警告データログ記録モードで、４）情報イベントの発生と略同時にその情報イベントをログ記録する情報データログ記録モードで、および５）故障イベントの発生と略同時にその故障イベントをログ記録する故障データログ記録モードでデータエントリをデータ構造に書き込むことができる。さらに、実施形態によっては、コントローラ２０は、エントリの「循環」リストを使用して最も古いデータエントリが新しいデータエントリで上書きされるロールオーバアルゴリズムを実施することができる。イベント（警告イベント、故障イベント、および情報イベント）の発生の決定は、受け取られる複数の入力（すなわち、センサデータ入力およびユーザ入力）に関してコントローラ２０によって実行される。

【0049】

出版物、特許出願、および特許を含む本明細書において引用されたすべての参照文献は、各参照文献が個々にかつ明確に参照により援用されると示されかつその全体が本明細書に記載されているかのような程度と同じ程度まで、参照により本明細書に援用される。

【0050】

本発明を説明する文脈の中（特に以下の特許請求の範囲の文脈の中）での数の指定がない名詞並びに同様の指示対象の使用は、本明細書において別記されない限り、または文脈に明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するものと解釈されるべきである。本明細書における範囲の詳述は単に、本明細書において別記されない限り、範囲内にある別個の各値を個々に参照することの省略表現としての役割を果たすことが意図され、別個の各値は、まるで本明細書に個々に記されたかのように本明細書に組み込まれる。本明細書において説明したすべての方法は、本明細書において別記されない限り、または文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の適した順序で実行することが可能である。本明細書において提供される任意およびすべての例または例示的な言葉（例えば、「等」）の使用は、単に本発明をよりよく明らかにすることを意図され、別様に特許請求されない限り、本発明の範囲に対して制限を課さない。本明細書内の言葉は、特許請求されないあらゆる要素を本発明の実施に必須であるとして示さないものと解釈されるべきである。

【0051】

発明者等に知られている本発明を実施するための最良の形態を含む本発明の好ましい実施形態が本明細書に説明されている。示された実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】