特許 6993089 可変容量圧縮機への給電及び制御のためのシステム及び方法、可変容量圧縮機及び可変容量圧縮機を具備する冷却器

(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】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】可変容量圧縮機への給電及び制御のためのシステム及び方法、可変容量圧縮機及び可変容量圧縮機を具備する冷却器

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20220105BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 341G

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017017257

(22)【出願日】2017-02-02

(65)【公開番号】P2018071538

(43)【公開日】2018-05-10

【審査請求日】2019-11-13

(31)【優先権主張番号】BR102016024765-9

(32)【優先日】2016-10-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519115130

【氏名又は名称】エンブラコ インドゥストリア デ コンプレッソレス エー ソリューションズ エン レフリジラサン リミターダ

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(72)【発明者】

【氏名】マルセロ ザネラト

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアーノ カンヂード バレリオ

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５４５０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３５２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却環境（２００）のために使用される可変容量圧縮機（１００）に給電し且つ制御するためのシステムであって、
該システムは、周波数インバータ（５０）と、前記冷却環境（２００）内に配置されたサーモスタット（３０）と、少なくとも１つの運転状態センサと、電源（１０）と、を具備し、
前記運転状態センサは、前記可変容量圧縮機（１００）の運転状態を連続的に測定するように構成され、
前記電源（１０）が中立点端子及び位相端子を具備し、前記サーモスタット（３０）が第１の端子及び第２の端子を具備し、前記周波数インバータ（５０）が位相給電入力及び中立給電入力を具備する、システムにおいて、
前記電源（１０）の前記中立点端子は前記周波数インバータ（５０）の前記中立給電入力に電気的に接続され、前記電源（１０）の前記位相端子は前記サーモスタット（３０）の前記第１の端子に電気的に接続され、前記サーモスタット（３０）の前記第２の端子は前記周波数インバータ（５０）の前記位相給電入力に電気的に接続され、
前記サーモスタット（３０）は前記周波数インバータ（５０）に選択的に給電及び給電停止するように構成され、前記周波数インバータ（５０）は前記可変容量圧縮機（１００）を選択的に作動及び作動停止させてその冷却容量を制御し、
前記周波数インバータ（５０）は、前記運転状態センサの信号に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の冷却容量を連続的に算出して、連続的に算出された前記冷却容量に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の動作回転を連続的に変更するように構成され、
ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記サーモスタット（３０）は電気機械式であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記サーモスタット（３０）は電子式であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記サーモスタット（３０）は前記冷却環境（２００）内の動作温度（Ｔ_oper）を連続的に測定するように構成される、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のシステム。

【請求項5】

前記サーモスタット（３０）は、前記冷却環境（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される最大限度（Ｔ_max）に達した時に作動させられ、前記冷却環境（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最小限度（Ｔ_min）に達した時に作動停止させられる、ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記周波数インバータ（５０）は、前記サーモスタット（３０）を作動及び作動停止させることにより選択的に給電及び給電停止される、ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記周波数インバータ（５０）は、前記サーモスタット（３０）が作動させられる間に前記可変容量圧縮機（１００）を作動させ、その冷却容量を制御する、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記可変容量圧縮機（１００）の前記冷却容量は、前記サーモスタット（３０）が作動停止させられるまで前記周波数インバータ（５０）により制御され続ける、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記可変容量圧縮機（１００）は、前記サーモスタット（３０）が作動させられる時に前記周波数インバータ（５０）による初期動作回転において作動させられる、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記初期動作回転は前記可変容量圧縮機（１００）の慣性に打ち勝つのに十分な初期動作トルクを生成する、ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つの運転状態センサは、電流センサ、トルクセンサ、動力センサ、時間センサ、回転センサ又はこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのセンサである、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

周波数インバータ（５０）により電気的に作動させられる冷却環境（２００）のために使用される可変容量圧縮機（１００）に給電及び制御する方法であって、
前記冷却環境（２００）は、前記冷却環境（２００）内の動作温度（Ｔ_oper）を連続的に測定するように構成されたサーモスタット（３０）を具備し、
前記方法は、
前記冷却環境（２００）の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最大値（Ｔ_max）に達した時に前記サーモスタット（３０）を作動することと、
前記冷却環境（２００）の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最小限度（Ｔ_min）に達した時に前記サーモスタット（３０）を作動停止することと、
前記周波数インバータ（５０）の位相給電入力を前記サーモスタット（３０）に電気的に接続し、前記周波数インバータ（５０）の中立給電入力を電源（１０）の中立点端子に電気的に接続することと、
前記サーモスタット（３０）を前記電源（１０）の位相端子に電気的に接続することと、
前記サーモスタット（３０）が作動させられた時に、前記周波数インバータ（５０）に給電することと、
前記サーモスタット（３０）が作動させられている場合には、前記周波数インバータ（５０）により前記可変容量圧縮機（１００）を作動させ、その冷却容量を制御することと、
前記サーモスタット（３０）が作動停止させられている時に、前記周波数インバータ（５０）を給電停止することと、
前記サーモスタット（３０）が作動停止させられている時に、前記可変容量圧縮機（１００）を作動停止させることと、
トルクセンサにより、前記可変容量圧縮機（１００）の運転トルクを連続的に測定することと、
前記トルクセンサから前記周波数インバータ（５０）に信号を連続的に送信することと、
前記トルクセンサからの信号に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の冷却容量を連続的に算出することと、
連続的に算出された前記冷却容量に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の動作回転を連続的に変更することと、
を具備することを特徴とする方法。

【請求項13】

前記サーモスタット（３０）が作動させられた時に、前記周波数インバータ（５０）による初期動作回転において前記可変容量圧縮機（１００）が作動させられる、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記初期動作回転は、前記可変容量圧縮機（１００）の初期慣性に打ち勝つのに十分な初期動作トルクを生成する、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

周波数インバータ（５０）により電気的に作動させられる冷却環境（２００）のために使用される可変容量圧縮機（１００）であって、
前記周波数インバータ（５０）は前記冷却環境（２００）内に配置されたサーモスタット（３０）に電気的に接続され、少なくとも１つの運転状態センサから信号を受信し、
前記サーモスタット（３０）は前記冷却環境（２００）内の動作温度（Ｔ_oper）を連続的に測定するように構成され、前記サーモスタット（３０）は前記冷却環境（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最大限度（Ｔ_max）に達した時に作動させられ、
前記サーモスタット（３０）は、前記冷却環境（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最小限度（Ｔ_min）に達した時に作動停止させられる、可変容量圧縮機（１００）において、
前記周波数インバータ（５０）の位相給電入力は前記サーモスタット（３０）に電気的に接続され、前記周波数インバータ（５０）の中立給電入力は電源（１０）の中立点端子に電気的に接続され、
前記サーモスタット（３０）は前記電源（１０）の位相端子に電気的に接続され、
前記可変容量圧縮機（１００）は、
前記サーモスタット（３０）が作動させられて前記周波数インバータ（５０）が給電される時に、作動させられて、前記周波数インバータ（５０）により制御される冷却容量を有し、
前記サーモスタット（３０）が作動停止させられて前記周波数インバータ（５０）が給電停止される時に、作動停止させられるように構成され、
前記運転状態センサは、前記可変容量圧縮機（１００）の運転トルクを連続的に測定するように構成され、
前記周波数インバータ（５０）は、前記運転状態センサから信号を連続的に受信するように構成され、前記運転状態センサの信号に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の冷却容量を連続的に算出して、連続的に算出された前記冷却容量に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の動作回転を連続的に変更するように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機（１００）。

【請求項16】

周波数インバータ（５０）により電気的に作動させられる可変容量圧縮機（１００）を具備する冷却器（２００）であって、
前記冷却器（２００）はサーモスタット（３０）を具備し、前記周波数インバータ（５０）は前記サーモスタット（３０）に電気的に接続され、少なくとも１つの運転状態センサから信号を受信し、
前記サーモスタット（３０）は前記冷却器（２００）内の動作温度（Ｔ_oper）を連続的に測定するように構成され、
前記サーモスタット（３０）は前記冷却器（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最大限度（Ｔ_max）に達した時に作動させられ、
前記サーモスタット（３０）は前記冷却器（２００）内の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最小限度（Ｔ_min）に達した時に作動停止させられ、
前記サーモスタット（３０）は前記周波数インバータ（５０）に電気的に接続されている冷却器（２００）において、
前記サーモスタット（３０）は、前記周波数インバータ（５０）の位相給電入力及び電源（１０）の位相端子に電気的に接続され、前記電源（１０）の中立点端子は前記周波数インバータ（５０）の中立給電入力に電気的に接続され、
前記冷却器（２００）は、前記サーモスタット（３０）の作動及び作動停止に従って変更される動作温度（Ｔ_oper）を有し、前記サーモスタット（３０）は前記可変容量圧縮機（１００）を選択的に作動及び作動停止させ、
前記サーモスタット（３０）が作動させられる時に、前記周波数インバータ（５０）は給電され、前記周波数インバータ（５０）は、前記可変容量圧縮機（１００）を作動し、前記可変容量圧縮機（１００）の冷却容量を制御して、前記冷却器（２００）の前記動作温度（Ｔ_oper）が前記サーモスタット（３０）により規定される冷却温度の最小限度（Ｔ_min）まで低下するようにし、
前記サーモスタット（３０）が作動停止させられる時に、前記周波数インバータ（５０）は作動停止させられ、前記周波数インバータ（５０）は前記可変容量圧縮機（１００）を作動停止させ、
前記運転状態センサは、前記可変容量圧縮機（１００）の運転トルクを連続的に測定するように構成され、
前記周波数インバータ（５０）は、前記運転状態センサから信号を連続的に受信するように構成され、前記運転状態センサの信号に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の冷却容量を連続的に算出して、連続的に算出された前記冷却容量に従って、前記可変容量圧縮機（１００）の動作回転を連続的に変更するように構成されている
ことを特徴とする冷却器（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可変容量圧縮機（ＶＣＣ）に給電し且つ制御するためのシステム及び方法に関しており、そこでは、温度を監視し且つ圧縮機を作動させるようにスイッチを切り替える機能を有する、電気機械式又は任意の別の型式の単純なサーモスタット（例えば、リレー出力を有する電子サーモスタット）が、電子制御装置の待機消費量を低減するために、及びサーモスタットを電子制御装置に接続することにおいて使用される、構成要素及びケーブルによる費用を低減するために使用される。

【背景技術】

【0002】

過去において通常使用されていて且つ現在においてもやはり市販されている、商業用及び家庭用の冷却システムは、オン－オフ（断続）タイプの従来の圧縮機を使用することが知られている。その様な圧縮機は、特徴として、冷却されるべき環境内の温度の変化に応じて、定回転において基本的にオン及びオフに切り替えられるとの事実を有する。

【0003】

圧縮機をオン及びオフに切り替えるために、必要に応じて、サーモスタット（自動温度調節器）と呼ばれる装置が使用される。サーモスタットは、冷却されるべき環境における動作温度の変化を測定する機能と、もし冷却されるべき環境の温度が予め設定された上限を超えていて且つ圧縮機をオフに切り替えている場合に圧縮機を選択的にオンに切り替える機能と、もし冷却温度が予め設定された下限に達すると圧縮機をオフに切り替える機能と、を有する。

【0004】

最も広く使用されているサーモスタット型式は、温度上昇により膨張する流体を含むバルブ（球体）に組み合わせを使用するものであって、冷却されるべき環境内の温度に曝されるように設置され、且つバルブ内に存在する流体の膨張及び収縮に高感度である電気機械スイッチに機械的に連結され、用途に応じて、所定の温度においてスイッチをオン及びオフに切り替えることができる。このスイッチは、圧縮機に供給される電流を遮断し、それ（圧縮機）の動作を制御し、冷却システムの内部環境を予め設定された温度限界内に保持する。

【0005】

この型式のサーモスタットは、比較的簡単な構造及び機能を有するので、それ（サーモスタット）は、今日でも依然として広く使用される。しかし、これらのサーモスタットは、温度に応じて圧縮機をオン及びオフに切り替えるように測定及びスイッチ切り替えのみを行うことが指摘されるべきである。

【0006】

冷却における技術的進歩により、オン－オフタイプの従来の圧縮機は、より高いエネルギー効率及び冷却効率を有する圧縮機、所謂、可変容量圧縮機（ＶＣＣ）に現在置換されている。これらの圧縮機は、特徴として、システムの必要性及びその冷却の要求に応じて、冷却ガスを圧送する速度、即ち、その質量流量を、変化させることにより、冷却容量の調整を有する。

【0007】

質量流量の変化は、最小値から最大値まで発生しており、その様な値の範囲は、可変容量圧縮機を駆動する、電動機の回転に比例する。回転の変化は、電動機に印加される電圧及び周波数を調整する、周波数インバータと呼ばれる電子制御装置により、これらの圧縮機において達成される。

【0008】

一般的には、周波数インバータは、異なる機能を有する多数の電子回路を備えており、多数の電子回路とは、例えば、中でも、電磁干渉をフィルタリングするための入力ステージ及び外部給電源からの交流電圧を直流電圧に変換するための「整流ブリッジ」状態を有する電力回路や、制御回路（マイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサ－ＤＳＰ）や、インバータの構成要素又は別の回路のための内部電圧を生成するための補助電源や、圧縮機において使用される電動機を作動させるための電力半導体により形成される回路、等である。

【0009】

これらの新規な圧縮機の開発により、電気機械式の単純なサーモスタットは、それら（サーモスタット）が可変容量圧縮機の速度を調整可能ではないという制限を有するため、使用が停止されており、その用語は、圧縮機のオン及びオフを切り替える機能のみを有する。

【0010】

その様な欠点を克服するために、異なる型式の装置及び／又は電子回路が、冷却環境内の温度を測定し、そのデータを使用して回転及びその結果として質量流量を変化させるように開発された。

【0011】

例えば、冷却システムは、現在、ＰＴＣ（正温度係数）等の電子温度センサを使用し、冷却環境内の温度を読み取り、読み取られた値を所定の基準と比較し、電子制御装置への指令信号を生成する、従って、後者（電子制御装置）は、圧縮機をオン又はオフに切り替えることができるか、又はそれ（圧縮機の電動機）の回転を変えることができる。ＰＴＣと同様の機能を有する、別の回路及びマイクロプロセッサが、上記の問題を克服するように開発されている。

【0012】

複数のＰＴＣ及び別の回路又はマイクロプロセッサは、その機能において効率的であるがしかし、それら（複数のＰＴＣ及び別の回路又はマイクロプロセッサ）は、電気機械式サーモスタットタイプの単純な装置と比較して、導入のための費用が高いことが分かる。更に、その様な単純な装置が、可変容量圧縮機を使用する冷却システムにおいて一般的に使用されている。

【0013】

この点について、分かることは、その様な装置は、従来の冷却システムにおいて性能の向上を可能にしない、即ち、それら（その様な装置）は、オン－オフタイプの従来の圧縮機を可変容量圧縮機により置き換えることを可能にしないことである。

【0014】

ＰＴＣ、回路又はマイクロプロセッサ等の装置の費用を低減する観点により、及び従来の冷却システムの性能の向上を可能にするという観点により、余り改造しないで、単純な電気機械式サーモスタット（古い冷却器において普通である）、又は温度を監視する機能と圧縮機を作動させるようなスイッチ切り替えの機能とを有する、任意の別の型式のサーモスタット（例えば、リレー出力を備えた電子サーモスタット）を使用する、解決策が、図１において分かるように開発されてきた。

【0015】

図１は、可変容量圧縮機１００ａと、圧縮機１００ａに接続するための出力５３ａ－ｃを有する電子制御装置５０ａと、電源１０ａと、単純な電子サーモスタット３０ａと、を具備する冷却システムを示す。

【0016】

この解決策により、電子制御装置５０ａは、後述するように、中立及び給電位相入力と、サーモスタット３０ａの信号入力５２ａとを備える、周波数インバータであることが更に分かる。

【0017】

この解決策において、電源１０ａは、電子制御装置５０ａの給電入力に直接的に連結され、タップ６０ａは、位相電線から作られる（電源１０ａの位相と電子制御装置５０ａの位相の入力との間の接続部）。このタップから、電線は、サーモスタット３０ａの第１の端子に繋がり、更にサーモスタット３０ａの第２の端子は、電子制御装置５０ａの信号入力に連結され、その様な入力５２ａは、電子制御装置５０ａの中立接続部に内部的に関係する。

【0018】

信号入力部５２ａは、サーモスタット３０ａが開いているか又は閉じているかどうかを調べること、及び圧縮機１００ａがオン又はオフに切り替えられるべきかどうかを見いだすことの主な機能を有する。その様な入力５２ａは、例えば、圧縮機１００ａが動作するはずである、回転を規定する機能をまた有する、オプトカプラ（光結合素子）を具備する、内部回路に連結される。回転は、前のサイクルから収集されて更に揮発性メモリに格納された、データにより規定される。

【0019】

図１の解決策のシステムの動作中に観察される問題は、サーモスタット３０ａがオフに切り替えられる場合に、電子制御装置５０ａが待機状態に留まること、即ち、それ（電子制御装置５０ａ）が、電源１０ａにより給電され続けて更に、失われるべきではない、揮発性メモリのデータのためだけにエネルギーを消費し続けることである。従って、経時的に実質的に高い費用を発生する、エネルギーの明らかな浪費が存在する。

【0020】

更に、この解決策は費用を削減することを目的とするがしかし、システムが依然として、付加的な電線、構成要素及びケーブル／電線を使用するので、従ってもし簡単な方法で且つエレクトロニクス（電子機器）を含まないで動作するように使用される、従来のシステムと比較するならば、それ（システム）は、依然として実質的に合理的な費用であることが分かる。別の問題は、前のサイクルからのデータを記憶するように揮発性メモリを使用する場合に、合理的な費用が存在することである。

【0021】

最後に、電子制御装置が別の電子構成要素（メモリ、オプトカプラ）及び電線を具備するように変更される必要があることを考慮すると、例えば客先のライン（設備列）におけるテスト等の、設置作業及び形状条件における費用は、生産効率の低下を招いてもよい、影響を受けることが分かる。

【0022】

従って、従来技術において、電気機械式の単純なサーモスタットを使用する、可変容量圧縮機に給電し且つ制御するためのシステムは、電子制御装置に給電及び給電停止して、それにより電気エネルギーの浪費を防止するように構成されるとように見えない。

【0023】

更に、先行技術において、より複雑な回路を使用しない、単純なシステムは、前のサイクルからのデータを使用する必要がなしで、即時に可変容量圧縮機を制御可能であるようにみえない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

本発明の第１の目的は、電子制御装置が絶えず給電される状態に保つ必要なく、電子制御装置の待機消費量を低減することである。

【0025】

本発明の第２の目的は、電子制御装置をサーモスタットに電気的に接続するために使用される、構成要素と接続器と電線の数量及び費用を削減することである。

【0026】

本発明の第３の目的は、電気機械式の単純なサーモスタットを使用する、冷却器が、可変容量圧縮機により直接的に置換される、それらのオン－オフタイプの従来の圧縮機を有することを可能にすることである。

【0027】

本発明の第４の目的は、圧縮機の前の動作サイクルに関する知識を全く必要とせずに、可変容量圧縮機の制御を行うことである。

【0028】

本発明の第５の目的は、圧縮機の前の動作サイクルからのデータを記憶するためのメモリの費用を低減することである。

【0029】

本発明の第６の目的は、客先のラインにおけるテスト等の、設置作業及び形状条件における費用を単純化し且つ低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0030】

本発明の目的は、冷却環境内の可変容量圧縮機に給電し且つ制御するためのシステムにより実現されており、このシステムは、電子制御装置と、冷却環境内に配置されたサーモスタットと、電源と、を具備しており、電源は、中立点端子及び位相端子を具備しており、サーモスタットは、第１の端子及び第２の端子を具備しており、更に電子制御装置は、位相給電入力及び中立給電入力を具備しており、電源の中立点端子が、電子制御装置の中立給電入力に電気的に接続されており、電源の位相端子がサーモスタットの第１の端子に電気的に接続されており、サーモスタットの第２の端子は、電子制御装置の位相給電入力に電気的に接続されており、サーモスタットは、電子制御装置に選択的に給電及び給電停止するように構成されており、電子制御装置は、圧縮機を選択的に作動及び作動停止させて更にその冷却容量を制御する。

【0031】

本発明の目的はまた、電子制御装置により電気的に作動される、冷却環境内の可変容量圧縮機に給電及び制御するための方法により実現されており、冷却環境は、冷却環境内の動作温度を連続的に測定するように構成された、サーモスタットを具備しており、サーモスタットは、冷却環境の動作温度がサーモスタットにより規定される冷却温度の最大限度に達した時に作動されており、サーモスタットは、冷却環境の動作温度がサーモスタットにより規定される冷却温度の最小限度に達した時に作動停止する。

【0032】

この方法は、電子制御装置の位相給電入力をサーモスタットに電気的に接続し、電子制御装置の中立給電入力を電源の中立点端子に電気的に接続する手順と、サーモスタットを電源の位相端子に電気的に接続する手順と、サーモスタットが作動した時に、電子制御装置に給電する手順と、もしサーモスタットが作動している場合には、電子制御装置により圧縮機の冷却容量を作動させ且つ制御する手順と、サーモスタットが作動停止している時に、電子制御装置を給電停止する手順と、サーモスタットが作動停止している間に、圧縮機を作動停止させる手順と、を具備する。

【0033】

更に、本発明の目的は、電子制御装置により電気的に作動される、冷却環境内の可変容量圧縮機により実現されており、電子制御装置は、冷却環境内に配置された、サーモスタットに電気的に接続されており、サーモスタットは、冷却環境内の動作温度を連続的に測定するように構成されており、サーモスタットは、冷却環境内の動作温度が、サーモスタットにより規定される、冷却温度の最大限度に達した時に作動されており、サーモスタットは、冷却環境内の動作温度が、サーモスタットにより規定される、冷却温度の最小限度に達した時に作動停止されており、電子制御装置の位相給電入力は、サーモスタットに電気的に接続され、更に電子制御装置の中立給電入力は、電源の中立点端子に電気的に接続されており、サーモスタットは、電源の位相端子に電気的に接続されており、圧縮機は、電子制御装置が給電されるように、サーモスタットが作動される時に、作動されて更に電子制御装置により制御される、その冷却容量を有するように、且つ電子制御装置が給電停止されるように、サーモスタットが作動停止される時に、構成される。

【0034】

最後に、本発明の目的は、電子制御装置により電気的に作動される、可変容量圧縮機を具備する、冷却器により実現されており、冷却器は、サーモスタットを具備しており、サーモスタットは、冷却器内の動作温度を連続的に測定するように構成されており、サーモスタットは、冷却器内の動作温度が、サーモスタットにより規定される、冷却温度の最大限度に達した時に作動させられており、サーモスタットは、冷却器内の前記動作温度が、サーモスタットにより規定される、冷却温度の最小限度に達した時に作動停止されており、サーモスタットは、電子制御装置に電気的に接続されており、サーモスタットは、電子制御装置の位相給電入力及び電源の位相端子に電気的に接続されており、電源の中立点端子は、電子制御装置の中立給電入力に電気的に接続されており、冷却器は、サーモスタットの作動及び作動停止に従って変更される、その動作温度を有しており、サーモスタットが作動する時に、電子制御装置は給電され、電子制御装置は、圧縮機の冷却容量を作動及び制御して、冷却器の動作温度が、サーモスタットにより規定される、冷却温度の最小限度まで低下可能であるように、且つサーモスタットが作動停止する時に、電子制御装置は給電停止され、電子制御装置が圧縮機を作動停止させるように、サーモスタットは、圧縮機を選択的に作動及び作動停止させる。

【0035】

本発明は、図面に示される実施の形態の例を参照して以下で、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】可変容量圧縮機を使用する冷却システムにおいて、電気機械式の単純なサーモスタットを使用する従来技術の例を示す図である。

【図2A】図２Ａは、電子制御装置と電気機械式の単純なサーモスタットと電源と可変容量圧縮機とを接続するための回路及び電線の接続及び取り外しにおける変更を示す図である。

【図2B】本発明の教示による、電子制御装置と電気機械式の単純なサーモスタットと電源と可変容量圧縮機との間の新規な接続部の好適な実施の形態を示す図である。

【図3】本発明の教示による、電子制御装置と電気機械式の単純なサーモスタットと電源と可変容量圧縮機との間の新規な接続部の好適な実施の形態を示す図である。

【図4】本発明の教示に従って接続された、電子制御装置と、電気機械式の単純なサーモスタットと、電源と、可変容量圧縮機と、を具備する冷却器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

前に指摘したように、図１は、可変容量圧縮機を有する、冷却システムにおいて電気機械式の単純なサーモスタットを使用する、解決策の従来技術を示す。前に指摘したように、この解決法の欠点及び問題を克服するために、本発明は開発されてきた。

【0038】

図２Ａは、電子制御装置５０とサーモスタット３０と電源１０と可変容量圧縮機１００とを接続するための回路及び電線の接続及び取り外しの変更を示す。本発明において、電子制御装置５０用のサーモスタット３０の電線が取り外され、電子制御装置の位相給電入力用の電源１０の位相電線のタップ６０が取り外され、サーモスタット５２からの信号を受信するための内部回路が取り外されることが分かる。

【0039】

図２Ｂ及び図３は、本発明の電子制御装置５０とサーモスタット３０と電源１０と可変容量圧縮機１００との間の新規な接続の好適な実施の形態を示す。

【0040】

図４は、電子制御装置５０とサーモスタット３０と電源１０とを具備する、システムであって、可変容量圧縮機１００に給電し且つ制御するためのシステムを示しており、その様なシステムは、冷却環境２００において冷却を制御するために使用されることが分かる。

【0041】

好適な実施の形態において、冷却環境２００は、家庭用冷蔵庫又は商業用冷蔵庫であってもよい。明らかに、これは単なる好適な実施の形態であるので、従ってサーモスタットを有するシステムを使用する、任意の冷却環境２００が、本発明により使用可能である。

【0042】

本発明の可変容量圧縮機１００は、特徴として、システムの必要性及びその冷却のための要求に応じて、圧送する冷却ガスの速度、即ちその質量流量を変化させることにより、冷却容量を調整する能力を有する。質量流量の変化は、最小値から最大値まで発生しており、この値の範囲は、可変容量圧縮機を駆動する、電動機の回転に比例する。回転の変動は、電子制御装置５０により、これらの圧縮機において達成される。

【0043】

好適な実施の形態において、可変容量圧縮機１００は、用途の型式に依存して、単相、二相又は三相の直流の電動機により駆動される。更に、圧縮機１００は、電子制御装置５０からの給電信号を受信するための少なくとも３つの接続部を具備する。接続部の数は、使用される電動機の型式（単相、二相又は三相）に依存することが留意されるべきである。圧縮機１００は、好適には冷却器である、冷却環境２００の蒸発器２０１と凝縮器２０２とにそれぞれ流体的に接続される、吸気弁１０１及び１０２を更に具備する。

【0044】

電子制御装置５０に関して、それ（電子制御装置５０）は、異なる機能を有する多数の電子回路を備えた周波数インバータであることが好ましく、多数の電子回路とは、例えば、中でも、電磁干渉をフィルタリングするための入力ステージ及び外部電源からの交流電圧を直流電圧に変換するための「整流ブリッジ」ステージを有する電力回路と、制御回路（マイクロコントローラ又はＤＳＰ－デジタル信号プロセッサ）と、インバータの別の回路又は構成要素のための内部電圧を生成するための補助電源と、圧縮機において使用される電動機を作動させるための動力半導体により形成される回路と、等である。

【0045】

電子制御装置５０は、システムの必要性及びその冷却のための要求に応じて、圧縮機１００に印加される、電圧及び周波数を制御して、従って圧送する冷却ガスの速度、即ちそれの質量流量、を変化させるために使用される。

【0046】

本発明の好適な実施の形態において、電子制御装置５００は、位相給電入力と、中立給電入力と、給電信号を圧縮機１００に送るための少なくとも三つの接続部５１ａ－ｃと、を具備する。接続部の数は、使用される電動機の型式（単相、二相又は三相）に依存することが認識されるべきである。

【0047】

本発明のサーモスタット３０は、用途に応じて、温度上昇により膨張する流体を含む、バルブとの組み合わせを使用する、単純で且つ電気機械式であり、バルブは、冷却環境内の温度に曝されるように設置されており、バルブ内に存在する流体のこの膨張及び収縮に高感度であって且つ所定の温度においてスイッチのオン及びオフを切り替えることができる、電気機械式スイッチに機械的に接続される。このスイッチは、圧縮機に供給される電流を遮断しており、その動作を制御し、冷却システムの内部環境を、予め設定された温度限界内に保持する。

【0048】

別の型式のサーモスタット又は装置は、それら（別の型式のサーモスタット又は装置）が圧縮機１００を作動させるように温度を監視し更にスイッチを切り替える、機能だけを有する限り、電気機械式の代わりに、使用されてもよいであろうことが指摘されるべきである。例えば、リレー出力を有する電子式サーモスタットは、電気機械式サーモスタットの代わりに使用されてもよいであろう。換言すれば、インバータと同じ機能を有する、圧縮機１００を制御する機能を有する、サーモスタット又は装置は、本発明の範囲の一部ではない。

【0049】

本発明の好適な実施の形態において、サーモスタット３０は、第１の端子と、第２の端子と、冷却環境２００内の動作温度Ｔ_operを測定するように構成されたバルブと、を具備する。更に好適には、サーモスタット３０が冷却環境２００の内部に、特には冷却器の内部に、配置されることが分かる。

【0050】

電源１０は、可変容量圧縮機１００を駆動するために使用される、モーターの型式に応じて、１２７Ｖ又は２２０Ｖの交流電源である。電源１０は、中立点端子及び位相端子を具備する。

【0051】

説明されてきた本発明のシステムの構成要素、それら（構成要素）の電気的及び流体的接続部は、以下に説明される。

【0052】

本発明のシステムにおいて、電源１０の中立点端子は、電子制御装置５０の中立給電入力に電気的に接続されており、電源１０の位相端子は、サーモスタット３０の第１の端子に電気的に接続されており、サーモスタット３０の第２の端子は、電子制御装置５０の位相給電入力に電気的に接続される。

【0053】

サーモスタット３０が冷却環境２００内に配置されることを考慮すると、後者（サーモスタット３０）が、冷却環境２００内の動作温度Ｔ_operを連続的に測定することが分かる。

【0054】

測定工程の間において、サーモスタット３０は、冷却環境２００内の動作温度Ｔ_operの変化に従って作動及び作動停止可能である。「作動及び作動停止」により、バルブ（球体）の膨張及び収縮に応じて、サーモスタット３０の、その接触を閉じるか又は開く行為を意味する。

【0055】

より具体的には、サーモスタット３０は、冷却環境２００内の動作温度Ｔ_operが、サーモスタット３０により規定される、最大冷却温度Ｔ_maxに達した時に作動され、更に冷却環境２００内の動作温度Ｔ_operが、サーモスタット３０により規定される，冷却温度の最小限度Ｔ_minに達した時に作動停止される。

【0056】

一般的に、使用者は、冷却環境２００、特に冷却器内、に適した、温度を規定可能である。例えば、サーモスタット３０は、使用者が回して所望の温度を選択可能である、ステージを有する、旋回式ボタンを有してもよい。これとは別に、温度は、サーモスタット３０において使用者の指により選択されてもよい。

【0057】

サーモスタット３０の状態に応じて、即ち、作動されているか否かに応じて、後者（サーモスタット３０）は、電子制御装置５０に選択的に給電及び給電停止を実施可能である。電子制御装置５０の給電及び給電停止により、後者（電子制御装置５０）は、圧縮機１００を選択的に作動させることができ、更にその冷却容量を制御するか、又は圧縮機１００を停止させることができる。

【0058】

サーモスタット３０が作動されると、電子制御装置５０は、圧縮機１００を作動させ更にその冷却容量を制御するように給電される。圧縮機１００の冷却容量は、サーモスタット３０が停止するまで、電子制御装置５０により制御され続けることが留意されるべきである。換言すれば、圧縮機１００は、運転温度Ｔ_operが、サーモスタット３０により規定される、冷却温度の最小限度Ｔ_minに達しない間は、電子制御装置５０により制御され続ける。

【0059】

反対に、サーモスタット３０が作動停止すると、電子制御装置５０は、圧縮機１００を作動停止させるように給電停止される。電子制御装置５０と圧縮機１００の両方がオフである時に、システムは全くエネルギーを消費しないので、従って、従来技術のシステムにおいて発生するような待機消費量を伴う、不必要なエネルギーの消費を防止する。冷却環境２００の動作温度Ｔ_operが、冷却温度の最大限度Ｔ_maxに達していない間において、圧縮機１００は作動停止状態に保たれることが指摘されるべきである。

【0060】

冷却及び動作温度Ｔ_operの制御は、前の回路からデータを収集するために、追加的な回路又はメモリ（記憶装置）を必要とせずに、電子制御装置５０を介して即時に行われる。その様な制御は、電子制御装置５０による初期動作回転において圧縮機１００を作動させることにより行われる。サーモスタット３０が作動されられると、初期動作回転は、圧縮機１００の慣性に打ち勝つのに十分な初期動作トルクを生成する。

【0061】

制御が実行されるために、少なくとも１つの運転状態センサ（図示せず）が、圧縮機１００の運転状態を連続的に測定するように使用される。該少なくとも１つの運転状態センサは、電流センサ、トルクセンサ、動力センサ、時間センサ、回転センサ又はそれらの任意の組合せからなる群から選択された、少なくとも１つのセンサである。

【0062】

少なくとも１つの運転状態センサにより連続的に生成された信号はその後、電子制御装置５０に連続的に送られる。後者（電子制御装置５０）は順に、信号の導出を実行して、更にその後、圧縮機１００の冷却容量と、その様な容量に達するように圧縮機１００に適用されるべき電力とを算出する。

【0063】

圧縮機１００の冷却容量は、該少なくとも１つの動作状態センサからの信号から連続的に算出されることが指摘されるべきである。電子制御装置５０は、連続的に算出された圧縮機１００の冷却容量に基づいて、圧縮機１００の動作回転を連続的に変更し、圧縮機１００を制御するためのより高いまたはより低い電力を適用するように構成される。

【0064】

前に指摘したように、本発明は、従来技術を超える多数の利点をもたらしており、利点とは、中でも、電子制御装置５０に一定に給電する状態を保持することにより、廃棄物又はエネルギーの低減と、回路、オプトカプラ、揮発性メモリ、電線による費用の削減と、客先のラインにおけるテスト等の、形状条件及び設置作業による費用の削減と、生産効率の向上と、等である。

【0065】

実施の形態の好適な例が説明されており、本発明の範囲は、可能な均等物を含む、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ限定される、別の可能な変形形態を包含することが理解されるべきである。

【符号の説明】

【0066】

１０ 電源
３０ サーモスタット
５０ 電子制御装置
６０ タップ
１００ 可変容量圧縮機
１０１、１０２ 吸気弁
２００ 冷却環境
２０１ 蒸発器
２０２ 凝縮器

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】