特開 2022-84646 チラー電気エンクロージャ用のシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022084646

(43)【公開日】2022-06-07

(54)【発明の名称】チラー電気エンクロージャ用のシステム

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/02 20060101AFI20220531BHJP

   F25B 1/053 20060101ALI20220531BHJP

   F04B 39/02 20060101ALI20220531BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20220531BHJP

【ＦＩ】

F25B49/02 D

F25B1/053 K

F04B39/02 E

F25B1/00 361D

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022029162

(22)【出願日】2022-02-28

(62)【分割の表示】P 2020520496の分割

【原出願日】2018-10-10

(31)【優先権主張番号】62/570,517

(32)【優先日】2017-10-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518010511

【氏名又は名称】ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100188329

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 義行

(72)【発明者】

【氏名】スロソワー，スコット・ビクター

(72)【発明者】

【氏名】ケーン，アジット・ワサント

(72)【発明者】

【氏名】グラッドフェルター，セス・ケビン

(72)【発明者】

【氏名】シュライバー，ジェブ・ウィリアム

(57)【要約】      （修正有）

【課題】チラーシステムの構成要素のための電気エンクロージャに関する。
【解決手段】ＶＳＤエンクロージャ５３は、電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置５２と、オイルポンプ７８に電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置７４とを含む。オイルポンプ７８は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの１つ以上の可動部品にオイルを供給するように構成されている。オイルポンプＶＳＤの追加又は代替として、ＶＳＤエンクロージャは、磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源を含む。磁気軸受コントローラは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの磁気軸受を制御するように構成されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループ内に配置され、冷媒を前記冷媒ループ内で循環させるように構成された圧縮機と、
制御パネルと、
前記制御パネルに通信可能に結合された可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャであって、
前記制御パネルから入力を受け取り前記圧縮機の電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）、及び、
オイルポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）であって、前記オイルポンプは潤滑剤を前記圧縮機に供給するように構成されている、オイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）を備える、可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャと、
を備える、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項2】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記圧縮機の可変形態ディフューザに通信可能に結合された可変形態ディフューザコントローラ及び／又は可変形態ディフューザ電源を備える、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項3】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記ＶＳＤエンクロージャ内の１つ以上の構成要素に電力を供給するように構成された無停電電源装置を備える、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項4】

前記ＶＳＤエンクロージャは、バッテリ及び電源を備え、前記バッテリ及び前記電源は、それぞれ、前記ＶＳＤエンクロージャ内の１つ以上の構成要素に電力を供給するように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項5】

前記ＶＳＤエンクロージャは冷却システムを備え、前記冷却システムは、前記冷却システムの１つ以上の管を介して、前記圧縮機から水を受け取るように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項6】

前記冷却システムは、前記管を通して空気を押し込んで及び／又は引き出して、前記ＶＳＤエンクロージャ内に調和空気を供給するように構成された１つ以上のファンを備える、請求項５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項7】

前記冷却システムは、前記水の温度を上昇させ、前記水を蒸発器に送るように構成されている、請求項５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項8】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記圧縮機の磁気軸受を制御するように構成された磁気軸受コントローラを備える、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項9】

暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループ内に配置され、冷媒を前記冷媒ループ内で循環させるように構成された圧縮機と、
制御パネルと、
前記制御パネルに通信可能に結合された可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャであって、
前記制御パネルから入力を受け取り前記圧縮機の電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）、及び、
磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源であって、前記磁気軸受コントローラは前記圧縮機の磁気軸受を制御するように構成されている、磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源を備える、可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャと、
を備える、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項10】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記圧縮機の可変形態ディフューザに通信可能に結合された可変形態ディフューザコントローラ及び／又は可変形態ディフューザ電源を備える、請求項９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項11】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記ＶＳＤエンクロージャ内に配置された１つ以上の構成要素に電力を供給するように構成された無停電電源装置を備える、請求項９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項12】

前記ＶＳＤエンクロージャは、冷却システムを備え、前記冷却システムは、空気－水熱交換器を備える、請求項９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項13】

前記冷却システムは、前記ＶＳＤエンクロージャ内の構成要素に調和空気を供給するように構成された１つ以上のファンを備える、請求項１２に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項14】

前記ＶＳＤエンクロージャは、オイルポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）を備え、前記オイルポンプは潤滑剤を前記圧縮機に供給するように構成されている、請求項９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項15】

可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャを備える、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
前記ＶＳＤエンクロージャは、
電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）と、
ポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）であって、前記ポンプは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの１つ以上の可動部品にオイルを供給するように構成されている、オイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）と、
磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源であって、前記磁気軸受コントローラは前記ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの磁気軸受を制御するように構成されている、磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源と、を備える、
暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項16】

前記ＶＳＤエンクロージャは冷却システムを備え、前記冷却システムは空気－水熱交換器を備え、前記冷却システムは、前記ＶＳＤエンクロージャ内の構成要素に調和空気を供給するように構成されている、請求項１５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項17】

前記空気－水熱交換器は、凝縮器から水を受け取るように構成されている、請求項１５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項18】

前記ＶＳＤエンクロージャは、圧縮機の可変形態ディフューザに通信可能に結合された可変形態ディフューザコントローラ及び／又は可変形態ディフューザ電源を備える、請求項１５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項19】

ＶＳＤエンクロージャは、無停電電源装置、電源、及び前記ＶＳＤエンクロージャ内に
配置されたバッテリを備える、請求項１５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項20】

前記無停電電源装置及び前記バッテリは、前記磁気軸受コントローラに電力を供給するように構成されている、請求項１９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項21】

前記電源は、前記磁気軸受コントローラ及び／又は可変形態ディフューザコントローラに電力を供給するように構成されている、請求項１９に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、一般に、暖房、換気、空調、及び冷凍システムに関し、より詳細には、チラーシステムの構成要素のための電気エンクロージャに関する。

【背景技術】

【0002】

チラーシステム又は蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システムの動作に関連する様々な温度及び圧力を受けることに応じて、相を蒸気、液体、及びそれらの組み合わせの間で変化させる、典型的には冷媒と呼ばれる作動流体を利用する。一部のチラーシステムでは、複数のエンクロージャが、対応する複数の構成要素（例えば、電源、制御システム、可変速駆動装置など）に提供され得る。そのようなチラーシステムでは、複数のエンクロージャが、別個の冷却システム及び複雑な配線／結合を利用して、チラーシステム内でそれらの機能を適切に提供することができる。実際、チラーシステムは、複数のエンクロージャに対応するために拡大された設置面積を有する場合がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示の一実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置された圧縮機とを含む。圧縮機は、冷媒ループを通して冷媒を循環させるように構成されている。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムはまた、制御パネルと、制御パネルに通信可能に結合された可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャとを含む。ＶＳＤエンクロージャは、制御パネルから入力を受け取り圧縮機の電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）と、オイルポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）とを含む。オイルポンプは、圧縮機に潤滑剤を供給するように構成されている。

【0004】

本開示の別の実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、冷媒ループと、冷媒ループに沿って配置された圧縮機とを含む。圧縮機は、冷媒ループを通して冷媒を循環させるように構成されている。ＨＶＡＣ＆Ｒシステムはまた、制御パネルと、制御パネルに通信可能に結合された可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャとを含む。ＶＳＤエンクロージャは、制御パネルから入力を受け取り圧縮機の電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）と、圧縮機の磁気軸受を制御するように構成された磁気軸受コントローラとを含む。

【0005】

本開示の別の実施形態では、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムは、可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャを含む。ＶＳＤエンクロージャは、電動機に電力を供給するように構成された主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）と、ポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプ可変速駆動装置（ＶＳＤ）とを含む。ポンプは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの１つ以上の可動部品にオイルを供給するように構成されている。ＶＳＤエンクロージャはまた、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの磁気軸受を制御するように構成された磁気軸受コントローラを含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一態様による、商業的設定にある暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムを利用し得る建物の実施形態の斜視図である。

【図2】本開示の態様による、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の斜視図である。

【図3】本開示の態様による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの実施形態の概略図である。

【図4】本開示の実施形態による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャのブロック図である。

【図5】本開示の実施形態による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャのブロック図である。

【図6】本開示の実施形態による、図２のＨＶＡＣ＆Ｒシステムの主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示の実施形態は、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの生産及び性能コストを削減し得るシステムを含む。ある種のＨＶＡＣ＆Ｒシステムでは、チラーシェル又はハウジングは、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの複数のサブシステム又は構成要素のための複数の電気エンクロージャを含み得る。特に、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムは、チラー制御パネル用の電気エンクロージャ、主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）パネル用の電気エンクロージャ、オイルポンプＶＳＤ用の電気エンクロージャ、磁気軸受コントローラ（ＭＢＣ）及び／又はＭＢＣ電源パネル用の電気エンクロージャ、及び他のエンクロージャを含み得る。場合によっては、サブシステム用の電気エンクロージャの各々が別個の冷却システムを必要とする場合がある。更に、異なるサブシステム用の過剰な電気エンクロージャがチラーのシェルに取り付けられる場合があり、それにより、取り付けのためにチラーシェルの設置面積を大きくする必要が生じる。サブシステムの別個の冷却システムと電源はまた、動作のために、過剰な量の電力を引き込む場合がある。それに応じて、本明細書にて開示する実施形態は、電気パネルなどのいくつかのサブシステムを収容する単一の電気エンクロージャを、一元化された冷却システムと共に利用し得る。実際、本明細書にて開示する実施形態は、サブシステムの電気エンクロージャの設置面積を削減し、電気エンクロージャを冷却するために引き込まれる電力を削減し、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの生産及び運転コストを削減し得る。

【0008】

ここで図面を参照すると、図１は、典型的な商業的設定における、建物１２内の暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム１０のための環境の一実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る冷却された液体を供給する蒸気圧縮システム１４を含み得る。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０はまた、建物１２を加熱するために暖かい液体を供給するボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムとを含み得る。空気分配システムはまた、空気戻りダクト１８、空気供給ダクト２０、及び／又は空気調和機２２を含み得る。いくつかの実施形態では、空気調和機２２は、導管２４によってボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を含み得る。空気調和機２２の熱交換器は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０の動作モードに応じて、ボイラー１６からの加熱された液体又は蒸気圧縮システム１４からの冷却された液体のいずれかを受け取ることができる。ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、建物１２の各フロアに別個の空気調和機を有して示されているが、他の実施形態では、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０は、フロア間で共有され得る空気調和機２２及び／又は他の構成要素を含み得る。

【0009】

図２及び図３は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステム１０で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態である。蒸気圧縮システム１４は、圧縮機３２から始まる回路に冷媒を循環させることができる。回路はまた、凝縮器３４、膨張弁又は膨張装置３６、及び液体チラー又は蒸発器３８を含み得る。蒸気圧縮システム１４は、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリ４６、及び／又はインタフェースボード４８を有する制御パネル４０（例えば、コントローラ）を更に含み得る。

【0010】

蒸気圧縮システム１４において冷媒として使用され得る流体のいくつかの例には、例えばＲ－４１０Ａ、Ｒ－４０７、Ｒ－１３４ａ、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）と
いったハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ベースの冷媒、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ－７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ－７４４、若しくは炭化水素ベースの冷媒のような「天然」冷媒、水蒸気、又は任意の他の好適な冷媒がある。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、Ｒ－１３４ａなどの中圧冷媒に対して低圧冷媒とも呼ばれる１気圧の圧力で摂氏約１９度（華氏６６度以下）の標準沸点を有する冷媒を効率的に利用するように構成され得る。本明細書で使用される場合、「標準沸点」は、１気圧の圧力で測定された沸点温度を指し得る。

【0011】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２、電動機５０、圧縮機３２、凝縮器３４、膨張弁若しくは膨張装置３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ以上を使用し得る。電動機５０は、圧縮機３２を駆動してもよく、主駆動ライン可変速駆動装置（ＶＳＤ）５２により給電されてもよい。主駆動ラインＳＤ５２は、ＡＣ電源から特定の固定ライン電圧及び固定ライン周波数を有する交流（ＡＣ）電力を受け取り、可変電圧及び周波数を有する電力を電動機５０に供給する。いくつかの実施形態では、主駆動ラインＶＳＤ５２は、ＶＳＤエンクロージャ５３（例えば、電気エンクロージャ）内に収容されてもよい。以下で論じるように、ＶＳＤエンクロージャ５３は、様々な構成要素を収容してもよい。いくつかの実施形態では、電動機５０は、ＡＣ又は直流（ＤＣ）電源から直接給電され得る。電動機５０は、スイッチドリラクタンス電動機、誘導電動機、電子整流永久磁石電動機、又は別の好適な電動機など、ＶＳＤによって、又は直接、ＡＣ若しくはＤＣ電源から給電され得る任意のタイプの電気電動機を含み得る。

【0012】

圧縮機３２は、冷媒蒸気を圧縮し、その蒸気を排出通路を通して凝縮器３４に送達する。いくつかの実施形態では、圧縮機３２は遠心圧縮機であり得る。更に、いくつかの実施形態では、排出通路は、可変形態ディフューザ３３などのディフューザを含み得る。可変形態ディフューザ３３は、その形状を変更して、圧縮機３２を通る流体流量を調整し得る。圧縮機３２によって凝縮器３４に送達される冷媒蒸気は、凝縮器３４内の冷却流体（例えば、水又は空気）に熱を伝達し得る。冷媒蒸気は、冷却流体との熱伝達の結果、凝縮器３４で凝縮して冷媒液になり得る。凝縮器３４からの冷媒液は、膨張装置３６を通って蒸発器３８に流れ得る。図３に示す実施形態では、凝縮器３４は水冷され、冷却塔５６に接続されたチューブ束５４を含み、チューブ束５４が冷却流体を凝縮器に供給する。

【0013】

蒸発器３８に送達された冷媒液は別の冷却流体からの熱を吸収してもよく、この冷却流体は凝縮器３４で使用される冷却流体と同じであっても、同じでなくてもよい。蒸発器３８内の冷媒液は、冷媒液から冷媒蒸気への相変化を受ける場合がある。図３に図示する実施形態に示すように、蒸発器３８は、供給ライン６０Ｓと、冷却負荷６２に接続された戻りライン６０Ｒとを有するチューブ束５８を含み得る。蒸発器３８の冷却流体（例えば、水、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン、塩化ナトリウムブライン、又は任意の他の好適な流体）は、戻りライン６０Ｒを介して蒸発器３８に入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８を出る。蒸発器３８は、冷媒との熱伝達を介してチューブ束５８内の冷却流体の温度を低下させ得る。蒸発器３８のチューブ束５８は、複数のチューブ及び／又は複数のチューブ束を含み得る。いずれにせよ、冷媒蒸気は蒸発器３８を出て、吸引ラインにより圧縮機３２に戻って、サイクルが完了する。

【0014】

以下で詳細に論じるように、ＶＳＤエンクロージャ５３は、蒸気圧縮システム１４の様々な機能を実行するように構成された様々な電気構成要素又はパネルを含み得る。例えば、ＶＳＤエンクロージャ５３は、ＶＳＤエンクロージャ５３内の温度を調節し得る冷却システムを含み得る。実際、ＶＳＤエンクロージャ５３内の電源、コントローラなどは、効率的に動作し、それらの意図された機能を実行するために、好適な温度を必要とする場合がある。

【0015】

これを念頭に置いて、図４は、蒸気圧縮システム１４の様々な構成要素を含むＶＳＤエンクロージャ５３の概略図である。例えば、図示した実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、主駆動ラインＶＳＤ５２、無停電電源装置（ＵＰＳ）７０、電源７１、バッテリ７２、オイルポンプＶＳＤ７４、並びに可変形態ディフューザ（ＶＧＤ）コントローラ及び／又はＶＧＤ電源を含み得るＶＧＤシステム７６を含む。実際、ＶＧＤ電源は、ＶＧＤ３３（図３）及び／又はＶＧＤコントローラに電力を供給するように構成されてもよく、いくつかの実施形態では、ＶＧＤ電源もまた、ＶＳＤエンクロージャ５３内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７１、オイルポンプＶＳＤ７４、及びＶＧＤシステム７６の各々が、異なる電気パネル又は回路基板に関連付けられるか又は結合されてもよい。現在の実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３内で、オイルポンプＶＳＤ７４は第１の電気パネルに関連付けられてもよく、ＵＰＳ７０及びＶＧＤシステム７６は第２の電気パネルに関連付けられてもよく、主駆動ラインＶＳＤ５２は第３の電気パネルに関連付けられてもよい。そのような実施形態では、バッテリ７２は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、第３の電気パネル、又はそれらの任意の組み合わせに結合されてもよく、電源７１は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、第３の電気パネル、又はそれらの任意の組み合わせに結合されてもよい。

【0016】

オイルポンプＶＳＤ７４は、交流（ＡＣ）電源から特定の固定ライン電圧及び固定ライン周波数を有するＡＣ電力を受け取ってもよく、可変電圧及び周波数を有する電力をオイルポンプ７８に供給してもよい。それにより、オイルポンプ７８は、オイルなどの潤滑剤を圧縮機３２の軸受及び／又は他の可動部品に供給し得る。更に、オイルポンプ７８は、ツインギアポンプ、ローターポンプ、又はフロントカバーオイルポンプなどの任意の好適なポンプであり得る。

【0017】

ＶＧＤシステム７６、より具体的には、ＶＧＤシステム７６のＶＧＤコントローラは、１つ以上のセンサを介して圧縮機３２の可変形態ディフューザの位置を監視してもよく、圧縮機３２の動作条件に応じて、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間でディフューザを作動させてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、圧縮機３２は、圧縮機３２のタイプに応じて、ピストン、ローター、スクロール、ローブ、インペラなどの１つ以上の圧縮機構に流体を通すことによって動作し得る。圧縮機構は、流体に作用して流体の圧力を増加させる。しかし、圧縮機構の動作は、流体流れに不利な圧力勾配を生成させる場合がある。実際、圧縮機３２の圧縮システムのタイプに関係なく、ＶＧＤシステム７６は、ＶＧＤ３３を作動させて、圧縮機３２の流体流れを安定させ得る。

【0018】

バッテリ７２は、オイルポンプＶＳＤ７４、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＶＧＤシステム７６、制御パネル４０、又はそれらの任意の組み合わせに電力を供給することが可能な任意の好適なバッテリであり得る。実際、バッテリ７２は、一次電池タイプ、二次電池タイプ、又は他の任意の好適なバッテリタイプであり得る。

【0019】

いくつかの実施形態では、バッテリ７１は、電力グリッド、バッテリ、ソーラーパネル、発電機、ガスエンジン、蒸気圧縮システム１４、又はそれらの任意の組み合わせなどの任意の好適な電源を利用し得る。特に、電源７１は、主駆動ラインＶＳＤ５２、オイルポンプＶＳＤ７４、ＶＧＤシステム７６、又はそれらの任意の組み合わせに電力を供給し得る。加えて、又は代替として、電源７１は、バッテリ７２及び／又はＵＰＳ７０に電力を供給するか又は充電し得る。

【0020】

ＵＰＳ７０は、負荷への主電源が電力の供給を停止した場合に、負荷にバックアップ電力を供給し得る電気装置である。特に、ＵＰＳ７０は、主電源が電力の供給を停止した場合に、実質的に瞬時に負荷に電力を供給し得る。いくつかの実施形態では、ＵＰＳ７０は
、バッテリ、スーパーキャパシタ、フライホイール、又はそれらの任意の組み合わせに保存されている電力を利用又は供給し得る。いくつかの実施形態では、電源７３及び／又はバッテリ７２がオイルポンプＶＳＤ７４及び／又はＶＧＤシステム７６への電力の供給を停止した場合、ＵＰＳ７０は、オイルポンプＶＳＤ７４及び／又はＶＧＤシステム７６に電力を供給し得る。

【0021】

更に、いくつかの実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３、より具体的には、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素は、制御パネル４０に通信可能に結合されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、制御パネル４０は、インタフェースボード４８及び／又はマイクロプロセッサ４４を介して、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＶＧＤシステム７６、及び／又はオイルポンプＶＳＤ７４に命令を提供して、意図された形態で動作させることができる。実際、いくつかの実施形態では、制御パネル４０から提供される命令は、（例えば、インタフェースボード４８を介した）オペレータ入力に基づいてもよく、及び／又は蒸気圧縮システム１４の１つ以上のセンサから収集されたデータに基づいてもよい。

【0022】

上述のように、ＶＳＤエンクロージャ５３の構成要素（例えば、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７０、オイルポンプＶＳＤ７４、及び／又はＶＧＤシステム７６）は、ＶＳＤエンクロージャ５３内で熱又は熱エネルギーを放出し得る。それに応じて、ＶＳＤエンクロージャ５３は、ＶＳＤエンクロージャ５３の内部温度を調節するための冷却システム８０を含み得る。冷却システム８０は、空気－水熱交換器（ａｉｒ ｔｏ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）であって液体冷却システムを利用し得る熱交換器８２を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、熱交換器８２は、凝縮器３４から水を受け取り得る。特に、熱交換器８２は、凝縮器３４の出口から、及び／又は凝縮器３４内の中間ステージから水を受け取り得る。加えて、又は代替として、熱交換器８２は、蒸発器３８から水を受け取り得る。特に、熱交換器８２は、蒸発器３８の出口から、及び／又は蒸発器３８内の中間状態から水を受け取り得る。

【0023】

凝縮器３４及び／又は蒸発器３８から受け取った水は、熱交換器８２の管（例えば、配管、コイルなど）を通して送られ得る。更に、冷却システム８０はまた、１つ以上のファン８４を含んでもよく、ファンは、管を介して空気（例えば、内部空気、環境空気、周囲空気など）を押し込む又は引き出し得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のファン８４は、ベントを通すなどして、ＶＳＤエンクロージャ５３の外部にある供給源から空気を引き出し得る。加えて、又は代替として、１つ以上のファン８４は、ＶＳＤエンクロージャ５３内の空気を循環させ再利用するか、又は再調整し得る。更に、いくつかの実施形態では、バッテリ７２及び／又は電源７１を利用して、１つ以上のファン８４に電力を供給し得る。

【0024】

更に、熱交換器８２が凝縮器３４及び／又は蒸発器３８から受け取る水は冷水（例えば、適切に低温の水）であり得る。このようにして、１つ以上のファン８４が管を通して押し込む又は引き出す空気は、管を通って流れる水と熱交換して、水の温度を上昇させ、空気の温度を低下させ得る。特に、熱交換器８２は、管を介して押し込まれる又は引き出される空気から熱及び／又は水分を除去して、調和空気を生成し得る。すなわち、以下で更に詳細に説明するように、冷却システム８０は、ＶＳＤエンクロージャ５３内で、冷却システム８０から構成要素（例えば、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７０、オイルポンプＶＳＤ７４、及びＶＧＤシステム７６）に供給される空気が適切に低温であり得るように空気を調整し得る。

【0025】

いったん水が熱交換器８２の管を通って移動し、管を通して引き出される又は押し込まれる空気と熱を交換すると、水は蒸気圧縮システム１４の回路内の好適な場所に送られ得る。例えば、空気と熱交換した後、水は、液体から蒸気へなどの相変化、温度上昇、及び
／又は圧力の上昇及び／又は低下などを受け得る。それに応じて、熱交換器８０を出るとき、水は、熱交換器８２を出る水の圧力及び温度と実質的に一致する水を含む、蒸気圧縮システム１４の回路の部分に送られ得る。

【0026】

いくつかの実施形態では、冷却システム８０はまた、制御デバイス８６を含んでもよく、その１つのタイプがサーモスタットであってもよく、これを使用して、冷却システム８０からの調和空気出力の温度を指定してもよい。具体的には、制御デバイス８６を使用して、１つ以上のファン８４の速度を制御することにより、熱交換器８２を通る空気の流れを制御し得る。いくつかの実施形態では、供給空気、返り空気などの温度及び圧力を感知する圧力及び／又は温度変換器又はスイッチなどの他の装置が冷却システム８０に含まれてもよい。更に、制御デバイス１６は、他の制御又は監視システムに一体化された又はそれらから分けられたコンピュータシステム、更には建物１２から離れたシステムを含み得る。いくつかの実施形態では、制御デバイス８６は、オペレータからなど、目標温度に関する入力を受け取り得る。制御デバイス８６はまた、例えば温度センサからなど、ＶＳＤエンクロージャ５３内の温度を示すデータを受け取り得る。制御デバイス８６は、ＶＳＤエンクロージャ５３内の温度を示すデータを分析し、ＶＳＤエンクロージャ内の温度を目標温度と比較し得る。次いで、比較に基づいて、制御デバイス８６は、１つ以上のファン８４の速度を増加又は減少させて、ＶＳＤエンクロージャ５３の内部温度を変更させて、目標温度に実質的に一致させ得る。加えて、いくつかの実施形態では、冷却システム８０は、ヒートシンクを利用して、ＶＳＤエンクロージャ５３の温度を調節することを手助けし得る。

【0027】

いくつかの実施形態では、冷却システム８０は、ＶＳＤエンクロージャ５３の内部温度が摂氏５０度未満に留まるように、ＶＳＤエンクロージャ５３の温度を調節し得る。いくつかの実施形態では、冷却システム８０は、温度が摂氏４０度未満に留まることを確実にするために、ＶＳＤエンクロージャ５３の温度を調節し得る。

【0028】

更に、現在の実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、信号及び／又はデータを伝達するために、１つ以上のワイヤ９０又は他の好適な媒体を介して、制御パネル４０に通信可能に結合され得る。実際、ＶＳＤエンクロージャ５３の１つ以上の構成要素（例えば、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７１、オイルポンプＶＳＤ７４、及び／又はＶＧＤシステム７６）は、様々な入力を制御パネル４０から受け取り得る。より具体的には、オペレータは、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素のうちの１つ以上を制御するために、インタフェースボード４８を介して様々なコマンドを提供してもよい。

【0029】

図５は、本開示の一実施形態による、蒸気圧縮システム１４の様々な構成要素を含むＶＳＤエンクロージャ５３の概略図である。図示した実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、主駆動ラインＶＳＤ５２、無停電電源装置７０、電源７１、バッテリ７２、及び可変形態ディフューザ（ＶＧＤ）システム７６を含む。更に、ＶＳＤエンクロージャ５３は、磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源を含み得る磁気軸受制御（ＭＢＣ）システム９２を含み得る。実際、磁気軸受コントローラ電源は、磁気軸受コントローラに電力を供給するように構成されてもよく、いくつかの実施形態ではＶＳＤエンクロージャ５３内にも配置されてもよい。

【0030】

例えば、いくつかの実施形態では、圧縮機３２は、磁気軸受を利用して、１つ以上の可動部品を支持し得る。特に、いくつかの実施形態では、圧縮機３２は、永久磁石を利用して１つ以上の可動部品の静的荷重を支持してもよく、１つ以上の可動部品が最適位置から外れた場合にアクティブ磁石を利用してもよい。それに応じて、ＭＢＣシステム９２、より具体的にはＭＢＣコントローラは、圧縮機３２の磁気軸受に対して圧縮機３２の１つ以
上の可動部品（例えば、シャフト）の位置を監視し、負荷が実質的に最適な位置に留まるように、１つ以上の信号を送信してアクティブ磁石を制御してもよい。

【0031】

いくつかの実施形態では、ＭＢＣシステム９２は、バッテリ７２、ＵＰＳ７０、電源７１、又はそれらの任意の組み合わせから電力を受け取り得る。例えば、ある種の実施形態では、バッテリ７２及び／又は電源７１は、ＭＢＣシステム９２に安定して電力を供給してもよく、ＵＰＳ７０は、電力のバックアップ電源としてＭＢＣシステム９２に電力を供給してもよい。更に、冷却システム８０は、上述のように機能して、ＶＳＤエンクロージャ５３の内部温度を調節してもよく、その延長として、ＭＢＣシステム９２を含む、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素の温度を調節してもよい。

【0032】

更に、図示した実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、信号及び／又はデータを伝達するために、１つ以上のワイヤ９０又は他の好適な媒体を介して、制御パネル４０に通信可能に結合される。実際、ＶＳＤエンクロージャ５３の１つ以上の構成要素（例えば、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７０、ＭＢＣシステム９２、及び／又はＶＧＤシステム７６）は、様々な入力を制御パネル４０から受け取り得る。より具体的には、オペレータが、インタフェースボード４８を介して様々なコマンドを提供して、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素のうちの１つ以上を制御し得る。

【0033】

更に、いくつかの実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３内で、ＭＢＣシステム９２、ＵＰＳ７０、及びＶＧＤシステム７６を第１の電気パネルに関連付けてもよく、主駆動ラインＶＳＤ５２を第２の電気パネルに関連付けてもよい。そのような実施形態では、バッテリ７２は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、又は両方に結合されてもよく、電源７１は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、又は両方に結合されてもよい。

【0034】

図６は、本開示の一実施形態による、蒸気圧縮システム１４の様々な構成要素を含むＶＳＤエンクロージャ５３のブロック図である。図示した実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、電源７１、バッテリ７２、及びＶＧＤシステム７６を含む。更に、ＶＳＤエンクロージャ５３は、オイルポンプＶＳＤ７４、及びＭＢＣシステム９２を含み得る。このように、ＶＳＤエンクロージャ５３は、磁気軸受及び／又は機械的ローラ軸受を利用する蒸気圧縮システム１４に適用可能であり得る。

【0035】

オイルポンプＶＳＤ７４は、図４に関して上述したように機能することができ、ＭＢＣシステム９２は、図５に関して上述したように機能することができる。例えば、いくつかの実施形態では、オイルポンプＶＳＤ７４は、オイルポンプ７８に適切な電圧及び周波数で電力を供給してもよく、オイルポンプ７８は次いで、圧縮機３２内の可動部品にオイル又は潤滑剤を供給してもよい。更に、ＭＢＣシステム９２は、１つ以上の信号を送信して、圧縮機３２のアクティブ磁石軸受を制御してもよい。

【0036】

いくつかの実施形態では、ＭＢＣシステム９２及び／又はオイルポンプＶＳＤ７４は、バッテリ７２、ＵＰＳ７０、電源７１、又はそれらの任意の組み合わせから電力を受け取り得る。例えば、ある種の実施形態では、バッテリ７２及び／又は電源７１は、ＭＢＣシステム９２及び／又はオイルポンプＶＳＤ７４に安定して電力を供給してもよく、ＵＰＳ７０は、電力のバックアップ電源として、ＭＢＣシステム９２及び／又はオイルポンプＶＳＤ７４に電力を供給してもよい。更に、冷却システム８０は、上述のように機能して、ＶＳＤエンクロージャ５３の内部温度を調節してもよく、その延長として、ＭＢＣシステム９２及びオイルポンプＶＳＤ７４を含む、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素の温度を調節してもよい。

【0037】

更に、現在の実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３は、信号及び／又はデータを伝
達するために、１つ以上のワイヤ９０又は他の好適な媒体を介して制御パネル４０に通信可能に結合され得る。実際、ＶＳＤエンクロージャ５３の１つ以上の構成要素（例えば、主駆動ラインＶＳＤ５２、ＵＰＳ７０、バッテリ７２、電源７０、ＭＢＣシステム９２、オイルポンプＶＳＤ７４、及び／又はＶＧＤシステム７６）は、様々な入力を制御パネル４０から受け取り得る。より具体的には、オペレータが、インタフェースボード４８を介して様々なコマンドを提供して、ＶＳＤエンクロージャ５３内の構成要素のうちの１つ以上を制御し得る。

【0038】

現在の実施形態では、ＶＳＤエンクロージャ５３内で、主駆動ラインＶＳＤ５２は第１の電気パネルに関連付けられてもよく、オイルポンプＶＳＤ７４は第２の電気パネルに関連付けられてもよく、ＭＢＣシステム９２、ＵＰＳ７０、及びＶＧＤシステム７６は、第３の電気パネルに関連付けられてもよい。そのような実施形態では、バッテリ７２は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、第３の電気パネル、又はそれらの任意の組み合わせに結合されてもよく、電源７３は、第１の電気パネル、第２の電気パネル、第３の電気パネル、又はそれらの任意の組み合わせに結合されてもよい。

【0039】

それに応じて、本開示は、様々な構成要素及び／又はパネルを有する可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャ（例えば、電気エンクロージャ）を含むチラーシステムのシステムを提供することに関する。例えば、ＶＳＤエンクロージャは、オイルポンプＶＳＤ、磁気軸受コントローラ及び／又は磁気軸受コントローラ電源、可変形態ディフューザコントローラ及び／又は可変形態ディフューザ電源、バッテリ、電源、無停電電源装置、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。実際、これらの構成要素は、ＶＳＤエンクロージャ内の様々な電気パネルに含まれ得る。更に、ＶＳＤエンクロージャは、空気－水熱交換器などの単一の冷却システムを利用して、ＶＳＤエンクロージャ内の温度を調節してもよい。実際、ＶＳＤエンクロージャ内の各構成要素は一体型冷却システムによって冷却されてもよく、それにより、複数の構成要素に対して複数の冷却システムを利用するシステムと比較して冷却コストを節約できる。更に、構成要素がＶＳＤエンクロージャ内に統合されているので、構成要素によって利用される設置面積も削減され得る。また更に、ＶＳＤエンクロージャ内の構成要素は、共通の電源を利用してもよく、それにより、生産及び／又は電力コストが節約される。

【0040】

特定の特徴及び実施形態のみを図示及び説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された発明の主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正及び変更（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び比率、パラメータの値（例えば、温度、圧力など）、取り付け構成、材料の使用、色、向きなどにおける変形形態）を想到し得る。任意のプロセス又は方法ステップの順番又は順序は、代替的な実施形態に従って変更又は再順序付けされ得る。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内にあるものとして、そのような全ての修正及び変更を包含することが意図されていることを理解されたい。更に、例示的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実現形態の全ての特徴が説明されているわけではない場合がある（すなわち、現在企図される本発明の最良の実施形態に関係しないもの、又は特許請求の範囲に記載された発明を実現するのに関係しないものが説明されていない場合がある）。いかなるそのような実際の実現形態の開発においても、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトにおけるように、実現形態に固有の多数の決定が行われ得ることを理解されたい。そのような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それにもかかわらず、本開示の便宜を受ける当業者にとっては、過度の実験を伴わない設計、製作、及び製造における日常業務であろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-03-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムであって、
冷媒ループと、
前記冷媒ループ内に配置され、冷媒を前記冷媒ループ内で循環させるように構成された圧縮機と、
制御パネルと、
複数の構成要素を収容する可変速駆動装置（ＶＳＤ）エンクロージャであって、前記複数の構成要素は、
前記制御パネルから入力を受け取り前記圧縮機の電動機に電力を供給するように構成された主駆動ラインＶＳＤ、及び、
オイルポンプに電力を供給するように構成されたオイルポンプＶＳＤであって、前記オイルポンプは潤滑剤を前記圧縮機に供給するように構成されている、オイルポンプＶＳＤを含む、ＶＳＤエンクロージャと、
前記ＶＳＤエンクロージャの内部を調整し、前記主駆動ラインＶＳＤ及び前記オイルポンプＶＳＤを冷却するように構成された熱交換器を含む冷却システムと、
を備える、暖房、換気、空調、及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システム。

【請求項2】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記圧縮機の可変形態ディフューザに通信可能に結合された可変形態ディフューザコントローラ及び／又は可変形態ディフューザ電源を収容する、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項3】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記ＶＳＤエンクロージャ内に配置された前記複数の構成要素の１つ以上に電力を供給するように構成された無停電電源装置を収容する、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項4】

前記ＶＳＤエンクロージャは、バッテリ及び電源を収容し、前記バッテリ及び前記電源は、それぞれ、前記ＶＳＤエンクロージャ内に配置された前記複数の構成要素の１つ以上に電力を供給するように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項5】

前記熱交換器は、前記冷媒ループの冷媒ループ構成要素から水の流れを受け取るように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項6】

前記冷却システムは、前記熱交換器を通して空気を押し込んで及び／又は引き出して、前記ＶＳＤエンクロージャの前記内部に調和空気を供給するように構成された１つ以上のファンを備える、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項7】

前記冷却システムは、前記水の流れの温度を上昇させ、前記水の流れを蒸発器に送るように構成されている、請求項５に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【請求項8】

前記ＶＳＤエンクロージャは、前記圧縮機の磁気軸受を制御するように構成された磁気軸受コントローラを収容する、請求項１に記載のＨＶＡＣ＆Ｒシステム。

【外国語明細書】