特表 2023-544331 バイパス導管を有するＨＶＡＣシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-23

(54)【発明の名称】バイパス導管を有するＨＶＡＣシステム

(51)【国際特許分類】

   F25B 39/02 20060101AFI20231016BHJP

   F25B 1/053 20060101ALI20231016BHJP

   F28D 3/00 20060101ALI20231016BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20231016BHJP

【ＦＩ】

F25B39/02 P

F25B1/053 A

F25B1/053 B

F28D3/00

F25B1/00 101Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519835

(86)(22)【出願日】2021-09-30

(85)【翻訳文提出日】2023-04-14

(86)【国際出願番号】 US2021052980

(87)【国際公開番号】W WO2022072704

(87)【国際公開日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】63/085,842

(32)【優先日】2020-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521301840

【氏名又は名称】ジョンソン・コントロールズ・タイコ・アイピー・ホールディングス・エルエルピー

(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】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100119426

【弁理士】

【氏名又は名称】小見山 泰明

(72)【発明者】

【氏名】ブラッドショー，デビッド・アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ネルソン，キャメロン・スチュアート

(72)【発明者】

【氏名】シュライバー，ジェブ・ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】グラッドフェルター，セス・ケビン

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA37

3L103BB42

3L103CC18

3L103DD66

3L103DD69

(57)【要約】

暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムは、ＨＶＡＣシステムの凝縮器から冷媒を受容するように構成された容器と、容器から冷媒を受容するように構成された蒸発器と、冷媒の第１の流れを蒸発器の第１の入口に誘導するように構成された第１の導管と、冷媒の第２の流れを蒸発器の第２の入口に誘導するように構成された第２の導管と、を含む。第２の入口は、垂直軸に対して第１の入口の上にある。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
前記ＨＶＡＣシステムの凝縮器から冷媒を受容するように構成された容器と、
前記容器から前記冷媒を受容するように構成された蒸発器と、
前記冷媒の第１の流れを前記蒸発器の第１の入口に誘導するように構成された第１の導管と、
前記冷媒の第２の流れを前記蒸発器の第２の入口に誘導するように構成された第２の導管であって、前記第２の入口が、垂直軸に対して前記第１の入口の上にある、第２の導管と、を備える、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システム。

【請求項2】

前記凝縮器から前記容器に延在する第３の導管を備え、前記第３の導管が、前記凝縮器から前記容器に誘導される前記冷媒の圧力を低減して、前記容器内の液体冷媒及び蒸気冷媒への前記冷媒の分離を可能にするように構成された膨張バルブを備える、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項3】

前記容器から延在し、前記液体冷媒を前記容器から前記蒸発器に向けて誘導するように構成された出口導管を備え、前記第１の導管及び前記第２の導管の各々が、前記出口導管から延在する、請求項２に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項4】

前記凝縮器から前記冷媒を排出するように構成された出口導管と、
前記出口導管から前記容器に延在する入口導管と、を備え、
前記第１の導管が、前記出口導管から前記蒸発器に延在して、前記容器の冷媒バイパスを可能にし、前記第２の導管が、前記容器から前記蒸発器に延在する、請求項２に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項5】

前記第１の導管が、バイパスバルブを備え、前記ＨＶＡＣシステムが、前記バイパスバルブに通信可能に結合されたコントローラを備え、前記コントローラが、前記ＨＶＡＣシステム内の圧力差を示す動作パラメータに基づいて、前記バイパスバルブを動作させるように構成されている、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項6】

前記第１の入口が、前記蒸発器の底部セクションに配設されている、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項7】

前記蒸発器が、ハイブリッド流下膜式及び満液式蒸発器である、請求項１に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項8】

暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
凝縮器から冷媒を受容し、前記凝縮器から受容した前記冷媒を蒸気冷媒と液体冷媒とに分離するように構成された容器と、
液体冷媒の第１の流れを前記ＨＶＡＣシステムの蒸発器の第１の入口に誘導するように構成された第１の導管であって、前記第１の導管が、バイパスバルブを備える、第１の導管と、
液体冷媒の第２の流れを前記蒸発器の第２の入口に誘導するように構成された第２の導管であって、前記第２の入口が、垂直軸に対して前記第１の入口の上にある、第２の導管と、
前記バイパスバルブに通信可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラが、前記バイパスバルブを動作させて、前記第１の導管を介して前記蒸発器への液体冷媒の前記第１の流れの流量を制御するように構成されている、コントローラと、を備える、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システム。

【請求項9】

前記蒸発器を備え、前記第２の導管が、前記蒸発器の上部セクションに延在し、前記コントローラが、前記バイパスバルブを閉じて、前記蒸発器を流下膜式蒸発器として動作させるように構成されている、請求項８に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項10】

前記蒸発器を備え、前記第２の導管が、前記第２の導管を通って誘導される液体冷媒の前記第２の流れの圧力を低減するように構成された膨張バルブを備え、前記第１の導管が、前記蒸発器の底部セクションに延在し、前記コントローラが、前記膨張バルブを閉じて、前記蒸発器を満液式蒸発器として動作させるように構成されている、請求項８に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項11】

前記コントローラが、前記容器内の前記液体冷媒のレベル、前記凝縮器内の前記冷媒の液体レベル、前記蒸発器内の前記冷媒の液体レベル、前記第２の導管内の液体冷媒の前記第２の流れのレベル、前記凝縮器内の圧力、前記蒸発器内の圧力、前記容器内の圧力、前記第２の導管を通る液体冷媒の前記第２の流れの流量、前記凝縮器内の温度、前記蒸発器内の温度、前記容器内の温度、周囲温度、前記ＨＶＡＣシステムの圧縮器に供給される電力の量、前記圧縮器の速度、又はそれらの任意の組み合わせを示す動作パラメータに基づいて、前記バイパスバルブを動作させるように構成されている、請求項８に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項12】

前記凝縮器及び圧縮器を備え、前記圧縮器が、前記蒸発器から冷媒を受容し、前記冷媒を加圧し、前記冷媒を前記凝縮器に誘導するように構成されている、請求項８に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項13】

前記コントローラが、閾値未満である前記凝縮器内の温度に基づいて、前記圧縮器の動作を中断するか、又は前記圧縮器を低減された容量で動作させるように構成されている、請求項１２に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項14】

前記圧縮器が、前記容器から蒸気冷媒を受容し、前記蒸気冷媒を加圧し、前記加圧された蒸気冷媒を前記凝縮器に誘導するように構成された第１の圧縮器であり、前記ＨＶＡＣシステムが、前記容器から蒸気冷媒を受容し、前記蒸気冷媒を加圧し、前記加圧された蒸気冷媒を前記凝縮器に誘導するように構成された第２の圧縮器を備える、請求項１２に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項15】

暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムであって、
凝縮器と、
前記凝縮器から冷媒を受容するように構成された中間容器と、
前記中間容器から前記冷媒を受容するように構成された蒸発器と、
前記凝縮器と前記中間容器との間に延在する第１の導管であって、前記第１の導管が、前記第１の導管を通って誘導される前記冷媒の圧力を低減して、前記中間容器内の液体冷媒及び蒸気冷媒への前記冷媒の分離を可能にするように構成された膨張バルブを備える、第１の導管と、
前記中間容器と前記蒸発器の第１の入口との間に延在する第２の導管であって、前記第２の導管が、前記第１の入口を介して前記液体冷媒を前記蒸発器内に誘導するように構成されている、第２の導管と、
前記中間容器と前記蒸発器の第２の入口との間に延在する第３の導管であって、前記第２の入口が、垂直軸に対して前記第１の入口の上にあり、前記第３の導管が、前記第２の入口を介して前記液体冷媒を前記蒸発器内に誘導するように構成されている、第３の導管と、を備える、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システム。

【請求項16】

前記第２の導管が、前記第２の導管を通って誘導される前記液体冷媒の流量を制御するように構成されたバイパスバルブを備え、前記第３の導管が、前記第３の導管を通って誘導される前記液体冷媒の圧力を低減するように構成された追加の膨張バルブを備える、請求項１５に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項17】

前記膨張バルブ、前記追加の膨張バルブ、及び前記バイパスバルブに通信可能に結合されたコントローラを備え、前記コントローラが、前記蒸発器内への前記液体冷媒の流量を示す動作パラメータに基づいて、前記膨張バルブ、前記追加の膨張バルブ、前記バイパスバルブ、又はそれらの任意の組み合わせを制御するように構成されている、請求項１６に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項18】

前記液体冷媒を前記中間容器から排出するように構成された第４の導管を備え、前記第２の導管及び前記第３の導管の各々が、前記第４の導管と前記蒸発器との間に延在する、請求項１５に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項19】

前記第２の入口が、前記蒸発器の側面セクションに配設されている、請求項１５に記載のＨＶＡＣシステム。

【請求項20】

前記第１の入口が、前記垂直軸に対して前記蒸発器内の管束の下に位置付けられ、前記第２の入口が、前記垂直軸に対して前記管束の上に位置付けられている、請求項１５に記載のＨＶＡＣシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年９月３０日に出願された、「ＨＶＡＣ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＢＹＰＡＳＳ ＣＯＮＤＵＩＴ」と題する米国仮特許出願第６３／０８５，８４２号からの優先権及びその利益を主張し、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本項は、以下に記載される本開示の様々な態様に関連し得る、当該技術の様々な態様を読者に紹介することを意図する。本考察は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記載は、この観点から読むべきものであって、先行技術を承認するものとして読むべきものではないことに留意されたい。

【背景技術】

【0003】

冷凍システムは、様々な設定及び多くの目的のために使用される。例えば、冷凍システムは、冷却、加熱、除湿、又はそうでなければ調整流体を調整するための自由冷却システム及び／又は機械的冷却システムとして動作し得る。場合によっては、自由冷却システムは、いくつかの暖房、換気、及び空調用途で使用される液体対空気熱交換器を含み得る。加えて、機械的冷却システムは、蒸気圧縮冷凍サイクルを含み得、これは、冷媒を凝縮器、蒸発器、圧縮器、エコノマイザ、及び／又は膨張装置を通して循環させ得る。凝縮器では、冷媒が脱過熱、凝縮、及び／又は副冷却され、液体又は主に液体冷媒がエコノマイザに誘導され得、そこで冷媒の圧力が低下され得、冷媒の一部分を蒸発させ得る。液体冷媒は、エコノマイザから蒸発器に誘導され得、そこで液体冷媒は、空気流及び／又は冷却流体（例えば、水）などの調整流体から熱エネルギー又は熱を吸収することによって蒸発し、それによって調整流体を冷却する。いくつかの用途では、蒸気冷媒が、エコノマイザから圧縮器に誘導されて再加圧され得る。いくつかの動作条件下では、エコノマイザから蒸発器への冷媒の流れは、限定され得るか、又はそうでなければ制限され得る。

【発明の概要】

【0004】

本明細書に開示される特定の実施形態の概要が、以下に記載されている。これらの態様は、これらの特定の実施形態の簡潔な概要を読者に提供するために提示されているだけであり、これらの態様は、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことに留意されたい。実際、本開示は、以下に記載されない可能性のある様々な態様を包含し得る。

【0005】

一実施形態では、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムは、ＨＶＡＣシステムの凝縮器から冷媒を受容するように構成された容器と、容器から冷媒を受容するように構成された蒸発器と、冷媒の第１の流れを蒸発器の第１の入口に誘導するように構成された第１の導管と、冷媒の第２の流れを蒸発器の第２の入口に誘導するように構成された第２の導管と、を含む。第２の入口は、垂直軸に対して第１の入口の上にある。

【0006】

一実施形態では、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムは、冷媒を凝縮器から受容し、凝縮器から受容した冷媒を蒸気冷媒及び液体冷媒に分離するように構成された容器と、液体冷媒の第１の流れをＨＶＡＣシステムの蒸発器の第１の入口に誘導するように構成された第１の導管と、液体冷媒の第２の流れを蒸発器の第２の入口に誘導するように構成された第２の導管と、を含む。第１の導管は、バイパスバルブを含み、第２の入口は、垂直軸に対して第１の入口の上にある。ＨＶＡＣシステムはまた、バイパスバルブに通信可能に結合され、バイパスバルブを動作させて、第１の導管を介して蒸発器への液体冷媒の第１の流れの流量を制御するように構成されたコントローラを含む。

【0007】

一実施形態では、暖房、換気、及び／又は空調（ＨＶＡＣ）システムは、凝縮器、凝縮器から冷媒を受容するように構成された中間容器、中間容器から冷媒を受容するように構成された蒸発器、凝縮器と中間容器との間に延在する第１の導管、中間容器と蒸発器の第１の入口との間に延在する第２の導管、及び中間容器と蒸発器の第２の入口との間に延在する第３の導管を含む。第１の導管は、第１の導管を通って誘導される冷媒の圧力を低減して、中間容器内の液体冷媒及び蒸気冷媒への冷媒の分離を可能にするように構成された膨張バルブを含み、第２の導管は、第１の入口を介して液体冷媒を蒸発器内に誘導するように構成され、第２の入口は、垂直軸に対して第１の入口の上にあり、第３の導管は、第２の入口を介して液体冷媒を蒸発器内に誘導するように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一態様による、商業的環境における暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）システムの一実施形態を利用し得る建物の斜視図である。

【図2】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の斜視図である。

【図3】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図4】本開示の一態様による、蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図5】本開示の一態様による、バイパスラインを有する蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図6】本開示の一態様による、バイパスラインを有する蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図7】本開示の一態様による、バイパスラインを有する蒸気圧縮システムの一実施形態の概略図である。

【図8】本開示の一態様による、バイパスラインを有する蒸気圧縮システムを動作させるための方法又はプロセスの一実施形態のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１つ以上の具体的な実施形態が、以下に記載される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例の全ての特徴が、本明細書に記載されているわけではない。任意のそのような実際の実装例の開発においては、あらゆる任意の工学又は設計プロジェクトと同様に、開発者固有の目標を達成するためには、システム関連及び業界関連の制約への準拠など、実装例ごとに異なる可能性がある多くの実装例固有の決定を行う必要があることに留意されたい。更に、そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、及び製造の決まりきった仕事であることに留意されたい。

【0010】

本開示の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、要素のうちの１つ以上が存在することを意味することが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。更に、本開示の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、列挙された特徴を同様に内蔵する追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではないことに留意されたい。

【0011】

本開示は、冷媒回路を通って冷媒を誘導するように構成されたＨＶＡＣシステムを対象とする。冷媒は、ＨＶＡＣシステムが構造物の内部空間及び／又は冷却流体（例えば、水）を調整することを可能にするために相変化を受けながら、冷媒回路に沿って配設された複数の導管及び構成要素を通って流れ得る。例えば、冷媒は、気相から液相に遷移するために、冷媒回路の凝縮器を介して冷却され得る。冷媒は、凝縮器から冷媒回路の蒸発器（例えば、流下膜式蒸発器）に向かって誘導され得、そこで冷媒は、蒸発器内で液相から気相に遷移して、冷媒と熱交換関係にある冷却流体（例えば、水）を冷却し得る。いくつかの実施形態では、冷媒回路は、凝縮器から液体冷媒を受容し、液体冷媒から蒸気冷媒を分離し得るエコノマイザを含み得る。次いで、エコノマイザは、蒸発器の所望の動作（例えば、効率）を達成して冷却流体を冷却するために、液体冷媒を蒸発器に誘導し、蒸気冷媒が蒸発器に流れるのを阻止し得る。代わりに、エコノマイザは、圧縮のために、蒸気冷媒を冷媒回路の圧縮器に誘導し得る。

【0012】

いくつかの状況では、冷媒は、蒸発器内に容易に流入しない場合がある。例えば、既存のＨＶＡＣシステムでは、凝縮器及び／又はエコノマイザ内の比較的高い圧力が、冷媒を駆動して蒸発器内に流入させ得る。しかしながら、エコノマイザと蒸発器との間の圧力差、及び／又は凝縮器と蒸発器との間の圧力差が低い場合、冷媒は、十分な流量で蒸発器に流入しないことがある。より具体的には、低圧蒸気冷媒は、エコノマイザと蒸発器との間に延在する導管内に、及び／又はエコノマイザと蒸発器との間に配設された膨張バルブ（例えば、エコノマイザと蒸発器との間に延在する導管に沿って配設された）で収集又は蓄積することができる。例えば、凝縮器内の冷媒の圧力は低くなり得、エコノマイザは、冷媒の圧力を更に低くし得、これは、蒸発器内への冷媒の流量を低減し、それによって、ＨＶＡＣシステムの動作効率を低減し得る。実際、蒸発器への冷媒の低流量は、ＨＶＡＣシステムの特定の構成要素（例えば、圧縮器）の不安定な動作を引き起こし得る。

【0013】

したがって、エコノマイザから蒸発器への冷媒の流量を増加させることは、ＨＶＡＣシステムの動作効率を増加又は維持し得ることが現在認識されている。よって、本開示の実施形態は、エコノマイザと、蒸発器内への冷媒の流れの増加を可能にするように構成されたバイパスライン又は導管とを備えた冷媒回路を有するＨＶＡＣシステムを対象とする。例えば、バイパスラインは、凝縮器と蒸発器との間に延在し得るか、又はエコノマイザと蒸発器との間に延在し得る。バイパスラインは、蒸発器への液体冷媒の流れを容易にして、冷媒回路内の冷媒の低圧差で、蒸発器への冷媒の流量を増加させ得る。例えば、バイパスラインは、冷媒を蒸発器に（例えば、エコノマイザから）誘導するように構成された一次ラインを介してではなく、バイパスラインを介して液体冷媒を蒸発器に流れるように駆動するために、重力及び／又は冷媒の圧力（例えば、凝縮器と蒸発器との間のヘッド圧力又は圧力差）を可能にするように配置され得る。バイパスラインは、バイパスラインを通って流れる冷媒の量を調節するように構成されたバルブを含み得る。例えば、バルブは、ＨＶＡＣシステムの動作パラメータを示すセンサデータに基づいて部分的又は完全に開放されて、バイパスラインを通る所望の速度での（例えば、一次ラインを通って誘導される液体冷媒の流量に対して）蒸発器への冷媒の流れを可能にし得る。上述のように、いくつかの実施形態では、バイパスラインは、エコノマイザを蒸発器に流体結合する（例えば、その間に延在する）。追加の又は代替の実施形態では、バイパスラインは、エコノマイザを通って流れることなく、液体が凝縮器から蒸発器に直接流れることを可能にする。バイパスラインは、低い及び／又は変動するヘッド圧力（例えば、凝縮器内の比較的低い冷媒圧力及び／又は蒸発器内の比較的高い冷媒圧力）の例の間など、ＨＶＡＣシステムの動作効率を増加又は維持するために、蒸発器内への冷媒の流量を増加させ得る。

【0014】

ここで図面に目を向けると、図１は、典型的な商業的設定用の建物１２内の暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０の環境の一実施形態の斜視図である。ＨＶＡＣシステム１０は、建物１２を冷却するために使用され得る、冷や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システム１０はまた、建物１２を暖房するために暖かい液体を供給するためのボイラ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／又は空気ハンドラ２２を含み得る。いくつかの実施形態では、空気ハンドラ２２は、導管２４によってボイラ１６及び蒸気圧縮システム１４に接続されている熱交換器を含み得る。空気ハンドラ２２内の熱交換器は、ＨＶＡＣシステム１０の動作モードに応じて、ボイラ１６からの加熱された液体、又は蒸気圧縮システム１４からの冷やされた液体のいずれかを受容し得る。ＨＶＡＣシステム１０は、建物１２の各フロアに別個の空気ハンドラを伴って示されているが、他の実施形態では、ＨＶＡＣシステム１０は、フロア間で共有され得る空気ハンドラ２２及び／又は他の構成要素を含み得る。

【0015】

図２及び図３は、ＨＶＡＣシステム１０内で使用され得る蒸気圧縮システム１４の実施形態を例示する。蒸気圧縮システム１４は、圧縮器３２から始まる回路を通して冷媒を循環させ得る。回路はまた、凝縮器３４と、膨張バルブ又は膨張装置３６と、液体チラー又は蒸発器３８と、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／又は更にインターフェースボード４８を有する制御パネル４０（例えば、コントローラ）を含み得る。

【0016】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２、モータ５０、圧縮器３２、凝縮器３４、膨張バルブ若しくは膨張装置３６、及び／又は蒸発器３８のうちの１つ以上を使用し得る。モータ５０は、圧縮器３２を駆動し得、可変速ドライブ（ＶＳＤ）５２によって電力を供給され得る。ＶＳＤ５２は、交流（ＡＣ）電源からの特定の固定回線電圧及び固定回線周波数を有するＡＣ電力を受電し、可変電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。他の実施形態では、モータ５０は、ＡＣ電源又は直流（ＤＣ）電源から直接電力供給され得る。モータ５０は、ＶＳＤによって、又はＡＣ若しくはＤＣ電源から直接電力供給され得る任意のタイプの電気モータ、例えば、スイッチトリラクタンスモータ、誘導モータ、電子整流式永久磁石モータ、又は別の好適なモータを含み得る。

【0017】

圧縮器３２は、冷媒蒸気を圧縮し、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、圧縮器３２は、遠心式圧縮器であり得る。圧縮器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として、凝縮器３４内の冷媒液に凝縮し得る。凝縮器３４からの冷媒液は、膨張装置３６を通して蒸発器３８に流れ得る。図３の例示される実施形態では、凝縮器３４は、水冷式であり、冷却流体を凝縮器に供給する冷却塔５６に接続された管束５４を含む。

【0018】

蒸発器３８に送達された冷媒液は、凝縮器３４内で使用されるのと同じ冷却流体であってもよく、又はそうでなくてもよい別の冷却流体から熱を吸収し得る。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得る。図３の例示される実施形態に示されるように、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び戻りライン６０Ｒを有する、管束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、管束５８内の冷却流体の温度を低減させ得る。蒸発器３８内の管束５８は、複数の管及び／又は複数の管束を含み得る。いずれにしても、冷媒蒸気は、蒸発器３８を出て、吸込みラインによって圧縮器３２に戻り、サイクルを完了する。

【0019】

図４は、凝縮器３４と、膨張装置３６との間に組み込まれた中間回路６４を有する蒸気圧縮システム１４の概略である。中間回路６４は、凝縮器３４に直接流体接続された入口ライン又は導管６８を有し得る。他の実施形態では、入口ライン６８は、凝縮器３４に間接的に流体結合され得る。図４の例示される実施形態に示されるように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流に位置付けられた第１の膨張装置６６を含む。いくつかの実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンク（例えば、フラッシュインタークーラ）であり得る。他の実施形態では、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマイザ」として構成され得る。図４の例示される実施形態では、中間容器７０は、フラッシュタンクとして使用され、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受容された冷媒液の圧力を下げる（例えば、膨張させる）ように構成される。膨張プロセス中、液体の一部分が気化して、中間容器７０内で冷媒を液体及び蒸気に分離することを可能にし得る。更に、中間容器７０は、中間容器７０に入るときに冷媒液が経験する圧力低下のために（例えば、中間容器７０に入るときに経験する体積の急激な増加のために）、冷媒液の更なる膨張を提供し得る。中間容器７０内の蒸気は、圧縮器３２の吸込みライン７４を通して、圧縮器３２によって引き出され得る。他の実施形態では、中間容器７０内の蒸気は、（例えば、吸込みステージではなく）圧縮器３２の中間ステージに引き込まれ得る。更なる実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、中間容器７０から蒸気を引き出すことを容易にするために、中間容器７０に流体結合された追加の圧縮器７１を含み得る。すなわち、追加の圧縮器７１（例えば、圧縮器３２の容量よりも小さい容量を有する圧縮器）は、中間容器７０から蒸気を引き出して蒸気を圧縮し得、第２の圧縮器７１は、圧縮された冷媒を凝縮器３４に排出し得る。追加の圧縮器７１の動作は、圧縮器３２の動作の効率を改善することによって、及び／又は圧縮器３２の構造的完全性を維持することなどによって、圧縮器３２の動作を容易にし得る。いずれにしても、中間容器７０に集まる液体は、膨張装置６６及び／又は中間容器７０内での膨張のために、凝縮器３４を出る冷媒液よりも低いエンタルピーであり得る。次いで、中間容器７０からの液体が、ライン７２内を、第２の膨張装置３６を通して蒸発器３８に流れ得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４などの蒸気圧縮システムの効率を向上させるために、蒸気圧縮システム内にバイパスライン（例えば、バイパス導管）を含めることが有利であり得る。例えば、蒸気圧縮システム１４内の圧力差（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間及び／又は凝縮器３４と蒸発器３８との間）が比較的低いとき、冷媒（例えば、液体冷媒）は、蒸発器３８内に（例えば、一次導管を介して）容易に流入するのではなく、中間容器７０内に及び／又は中間容器７０から蒸発器３８に延在する一次導管内にスタック、又は蓄積し得る。いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４の蒸発器３８は、流下膜式蒸発器であり得、流下膜式蒸発器は、他の従来のシステムよりも高い高さ（例えば、凝縮器３４に対して、重力に対して）に位置付けられ得、中間容器７０から蒸発器３８への冷媒の流れを制限し得る。蒸発器３８内への制限された冷媒の流れのために、蒸発器３８によって提供される冷却量は、限定若しくは制限され得、及び／又は他の蒸気圧縮回路１４の構成要素の動作は、悪影響を受け得る。

【0021】

したがって、バイパスラインは、一次導管のものよりも冷媒の流れに対してより低い抵抗を提供し得る代替流路（例えば、一次導管によって提供される流路とは異なる）に沿って冷媒の少なくとも一部を誘導し得る。いくつかの実施形態では、バイパスラインは、凝縮器３４及び／又は中間容器７０から蒸発器３８の底部に向かって冷媒を誘導して、重力を利用してバイパスラインを通って冷媒を蒸発器３８に誘導することを可能にし得る。加えて、凝縮器３４内及び／又は中間容器７０からの圧力（例えば、冷媒のヘッド圧力）はまた、バイパスラインを通って冷媒を蒸発器３８に誘導することに寄与し得る。特定の実施形態では、バイパスラインは、バルブを含み得、制御パネル４０などの蒸気圧縮システム１４の制御システムは、バルブを選択的に作動させて、バイパスラインを介して蒸発器３８への冷媒の流れを制御し得る。例として、制御パネル４０は、（例えば、蒸気圧縮システム１４の他の構成要素から受信したフィードバック又はデータに基づいて）蒸気圧縮システム１４の動作容量、性能、及び／又は効率を改善するために、バルブの位置を開閉するか、又は別様に調整し得る。

【0022】

図５は、圧縮器３２、凝縮器３４、蒸発器３８、及び中間容器７０を有する蒸気圧縮システム１４の一実施形態の概略図である。蒸気圧縮システム１４の動作中、圧縮器３２は、吸込みライン又は導管９２を介して蒸発器３８から冷媒（例えば、蒸気冷媒）を受容し、冷媒を加圧し、加圧された冷媒を排出ライン又は導管９４を介して凝縮器３４に誘導するように構成されている。凝縮器３４は、冷媒を冷却し、冷媒を凝縮器３４内に液体冷媒９６として蓄積させ得、液体冷媒９６は、中間容器７０に誘導され得、そこで液体冷媒９６の圧力が低減されて、液体冷媒９６を蒸気冷媒及び液体冷媒９８に遷移又は「フラッシュ」させる。中間容器７０は、液体冷媒９８を蒸発器３８に誘導して、液体冷媒９８を冷却流体との熱交換関係において、冷却流体を冷却し得る。凝縮器３４からの液体冷媒９６の減圧は、中間容器７０内の液体冷媒９８が、液体冷媒９６の温度よりも低い温度を有することを引き起こす。このようにして、中間容器７０は、蒸発器３８の冷却能力の増加を可能にする。更に、中間容器７０は、蒸気冷媒が蒸発器３８に誘導されるのを阻止して、蒸発器３８によって提供される冷却の効率を維持し得る。いくつかの実施形態では、蒸気冷媒は、再加圧のために中間容器７０から（例えば、図４に関して説明された吸込みライン７４を介して）圧縮器３２に戻され得る。

【0023】

蒸気圧縮システム１４は、中間容器７０と蒸発器３８との間に延在し、中間容器７０と蒸発器３８とを流体結合するバイパスライン又は導管１００（例えば、第１のライン又は導管）を更に含む。例示される実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、液体冷媒９８（例えば、液相にある中間容器７０内の冷媒の一部）が中間容器７０から流出することを可能にするために、中間容器７０の出口１０３に流体接続された第１の出口ライン又は導管１０２を含む。バイパスライン１００は、第１の出口ライン１０２と、蒸発器３８の底部セクション又は部分１０６（例えば、底部セクション１０６での蒸発器３８の第１の入口１０７）との間に延在し、それらを流体結合する。このようにして、液体冷媒９８は、中間容器７０から第１の出口ライン１０２及びバイパスライン１００を通って蒸発器３８の底部セクション１０６に流れ得る。例示された蒸気圧縮システム１４はまた、第１の出口ライン１０２と蒸発器３８の上部セクション又は部分１１０（例えば、上部セクション１１０での蒸発器３８の第２の入口１０９）との間に延在し、それらを流体結合する一次ライン又は導管１０８（例えば、第２のライン又は導管）を含む。したがって、液体冷媒９８は、中間容器７０から第１の出口ライン１０２及び一次ライン１０８を通って、蒸発器３８の上部セクション１１０に流れ得る。例示される実施形態では、バイパスライン１００及び一次ライン１０８の各々が、同じ第１の出口ライン１０２に流体結合されているが、追加の又は代替の実施形態では、バイパスライン１００及び一次ライン１０８は、中間容器７０に別々に結合され得る（例えば、中間容器７０の出口を分離するために）。

【0024】

バイパスライン１００は、液体冷媒９８が中間容器７０から蒸発器３８に流れるための追加の流路（例えば、一次ライン１０８によって画定された流路から少なくとも部分的に別個であって、分離された流路）を提供する。バイパスライン１００によって提供される追加の流路は、一次ライン１０８の流路と比較して、液体冷媒９８の流れに対してより少ない抵抗を課し得る。例えば、一次ライン１０８は、バイパスライン１００を通って誘導される液体冷媒９８と比較して、垂直軸１１２に対して（例えば、重力に対して）液体冷媒９８を更に上方に誘導し得る。すなわち、蒸発器３８の上部セクション１１０での第２の入口１０９は、垂直軸１１２に対して、かつ垂直軸１１２に沿って、蒸発器３８の底部セクション１０６での第１の入口１０７の上にあり得る。したがって、一次ライン１０８を通るものと比較して、より少ない流体圧力又は力を使用して、液体冷媒９８がバイパスライン１００を通って流れるように駆動し得る。実際、一次ライン１０８の上部１１６とバイパスライン１００の底部１１８との間の高さの差１１４は、中間容器７０内の液体冷媒９８のレベルによって引き起こされる圧力とともに、より容易に、バイパスライン１００を通って蒸発器３８への液体冷媒９８の流れを促進し得る。バイパスライン１００は、液体冷媒９８が所望の流量で蒸発器３８に流入することを可能にするようなサイズにされ得る。例えば、バイパスライン１００は、一次ライン１０８の開口サイズ（例えば、直径）に対して、ほぼ等しい開口サイズ（例えば、直径）又は実質的に小さい開口サイズ（例えば、直径）を有し得る。代替的に、バイパスライン１００は、一次ライン１０８のものよりも実質的に大きい開口サイズ（例えば、直径）を有し得る。

【0025】

中間容器７０の出口１０３は、例示される実施形態では、垂直軸１１２に対して、蒸発器３８の第１の入口１０７及び第２の入口１０９の下にあるが、追加の又は代替の実施形態では、出口１０３は、垂直軸１１２に対して、第１の入口１０７及び／又は第２の入口１０９の上にあってもよい。例えば、中間容器７０の少なくとも一部は、蒸発器３８の上（例えば、第２の入口１０９の上）に位置付けられ得る。そのような実施形態では、第１の入口１０７は、バイパスライン１００が、一次ライン１０８のそれと比較して、液体冷媒９８の流れに対してより少ない抵抗を課すように、第２の入口１０９の下に留まることができる。

【0026】

図５に例示された蒸発器３８は、流下膜式蒸発器、満液式蒸発器、又はその両方として動作するように構成されたハイブリッド流下膜式及び満液式蒸発器であり得る。例えば、蒸発器３８は、液体冷媒９８が一次ライン１０８を通って、蒸発器３８の第２の入口１０９を介して蒸発器３８の上部セクション１１０に流れるとき（例えば、バイパスライン１００を利用して液体冷媒９８を蒸発器３８に誘導することなく）、流下膜式蒸発器として動作し得る。いくつかの実施形態では、バイパス導管１００を通る液体冷媒９８の流れは、流下膜式蒸発器としての蒸発器３８の動作中に阻止され得る。液体冷媒９８は、重力などにより、上部セクション１１０から底部セクション１０６に向かって蒸発器３８内を流れ得る。蒸発器３８は、液体冷媒９８を冷却流体との熱交換関係において（例えば、そこを通って冷却流体を誘導するように構成された蒸発器３８内に配設された管を介して）、上部セクション１１０から底部セクション１０６に向かって流れている間に、液体冷媒９８が冷却流体を冷却することを可能にし得る。冷却流体が蒸発器３８内で冷却された後、次いで、冷却流体は、別の流体（例えば、空気）を冷却流体で調整するために、調整機器（例えば、ターミナルユニット、空気ハンドラ）に誘導され得る。

【0027】

加えて、蒸発器３８は、液体冷媒９８がバイパスライン１００を通って第１の入口１０７を介して蒸発器３８の底部セクション１０６に流れるとき（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間の圧力差が比較的小さいとき）、満液式蒸発器として動作し得る。すなわち、液体冷媒９８は、底部セクション１０６に蓄積し得る。蒸発器３８は、液体冷媒９８を冷却流体との熱交換関係で底部セクション１０６において、液体冷媒９８が底部セクション１０６に蓄積しながら冷却流体を冷却することを可能にし得る。更に、液体冷媒９８が一次ライン１０８及びバイパスライン１００の両方を通って、それぞれ、蒸発器３８の上部セクション１１０及び底部セクション１０６内に誘導されるときなど、蒸発器３８は、流下膜式蒸発器及び満液式蒸発器の両方（例えば、ハイブリッド流下膜式蒸発器、又はハイブリッド満液式蒸発器、及び／又はハイブリッド流下膜式及び満液式蒸発器）として同時に動作し得る。例えば、液体冷媒９８は、上部セクション１１０から底部セクション１０６に流れ、また、蒸発器３８内の底部セクション１０６に蓄積して、蒸発器３８を通って誘導される冷却流体と熱交換し得る。

【0028】

この目的のために、及び簡単に上述したように、蒸発器３８は、第２の入口１０９の下に位置付けられ、それを通って冷却流体が誘導される第１の管束５８Ａを含み得る。一次ライン１０８を介して蒸発器３８の上部セクション１１０に誘導された液体冷媒９８は、第１の管束５８Ａの管の上を流れるか、又は「落ちる」（例えば、重力を介して）ことができて、第１の管束５８Ａを通って誘導された冷却流体と熱交換し得る。すなわち、第１の管束５８Ａに接触する液体冷媒９８は、第１の管束５８Ａを通って流れる冷却流体から熱エネルギーを吸収して、上部セクション１１０を介して蒸発器３８内に誘導される液体冷媒９８の一部を蒸発させ得る。蒸発器３８はまた、それを通って冷却流体がまた誘導され得る第２の管束５８Ｂを含み得、第２の管束５８Ｂは、蒸発器３８の底部セクション１０６内に蓄積する液体冷媒９８によって囲まれ得、液体冷媒９８は、バイパスライン１００を介して底部セクション１０６に誘導された液体冷媒９８、及び／又は蒸発器３８の上部セクション１１０から底部セクション１０６に落ちる液体冷媒９８を含み得る。よって、第２の管束５８Ｂは、第１の管束の下及び第１の入口１０７の上に位置付けられ得る。第２の管束５８Ｂは、蒸発器３８の底部セクション１０６で第２の管束５８Ｂを通って流れる冷却流体との熱交換関係に液体冷媒９８を置いて、底部セクション１０６での液体冷媒９８の一部を蒸発させ得る。追加の又は代替の実施形態では、蒸発器３８は、ハイブリッド流下膜式及び満液式蒸発器の代わりに、別の好適なタイプの蒸発器を含み得る。

【0029】

例示された一次ライン１０８は、一次ライン１０８を通って流れる液体冷媒９８の圧力を低減させ、第１の出口ライン１０２から蒸発器３８の上部セクション１１０までの液体冷媒９８の流れを調節する（例えば、液体冷媒９８の温度及び／又は圧力を調節する）膨張バルブ３６を含み得る。バイパスライン１００は、バイパスバルブ１２０を含み得、バイパスバルブ１２０は、バイパスライン１００を通る液体冷媒９８の蒸発器３８への流れを調整及び／又は選択的に可能にし得る。膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０は、制御パネル４０のマイクロプロセッサ４４など、制御パネル４０に通信可能に結合され得る。マイクロプロセッサ４４（例えば、処理回路）は、蒸気圧縮システム１４の動作条件又はパラメータ（例えば、センサフィードバックなど、フィードバックとして制御パネル４０によって受信される）などに基づいて、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０の位置を調節するように構成され得る。例えば、メモリ４６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ、及び／若しくは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの不揮発性メモリ、光学ドライブ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、又は、実行されたときに、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０の動作を制御することを含む、蒸気圧縮システム１４の動作を制御する命令を格納する任意の他の非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。マイクロプロセッサ４４（例えば、処理回路）は、メモリ４６に格納されたそのような命令を実行するように構成され得る。一例として、マイクロプロセッサ４４は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、１つ以上の汎用プロセッサ、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。

【0030】

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮システム１４は、蒸気圧縮システム１４の動作パラメータ（例えば、冷媒圧力、冷媒温度、動作容量）を検出又は決定するように構成された１つ以上のセンサ１２２を含み得る。制御パネル４０は、センサ１２２からセンサデータを受信するために、センサ１２２に通信可能に結合され得、制御パネル４０は、膨張バルブ３６及び／又はバイパスバルブ１２０の位置を（例えば、開閉するために）調節するなど、センサデータに基づいて動作し得る。例として、センサデータは、蒸発器３８内の圧力、圧縮器３２の排出圧力、凝縮器３４内の圧力、蒸気圧縮システム１４内の（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間の）圧力差、凝縮器３４内の液体冷媒９６のレベル、及び／又は蒸発器３８内への冷媒の流量（例えば、上部セクション１１０の第２の入口１０９を介した）を示し得る。実際、制御パネル４０は、センサデータを１つ以上の閾値（例えば、圧力値、圧力差値、流量値）と比較して、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のいずれかが調節されるべきかどうかを決定し得る。更に、センサデータは、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のそれぞれの位置を示すことができ、したがって、制御パネル４０は、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０が所望の位置に設定されているかどうかを決定するためにセンサデータを使用し得る。この目的のために、１つ以上のセンサ１２２は、圧縮器３２、凝縮器３４、蒸発器３８、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、バイパスバルブ１２０、第１の出口ライン１０２、バイパスライン１００、一次ライン１０８、蒸気圧縮システム１４の任意の他の好適な場所、又はそれらの任意の組み合わせに結合され、及び／又は配設され得る。

【0031】

例として、制御パネル４０は、蒸発器３８への液体冷媒９８の所望の流れを維持するために、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０の位置を調節し得る。例えば、低い圧力差状態の間、制御パネル４０は、閾値流量を上回る液体冷媒９８の蒸発器３８への流れを維持するように動作し得る。更に、蒸気圧縮システム１４内の圧力差（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間の圧力差）が変動し、一次ライン１０８を通る液体冷媒９８の駆動に影響する状態の間、制御パネル４０は、変動圧力差に応答して、一定の又は十分な流量で液体冷媒９８の流れを調整するように動作し得る。制御パネル４０はまた、凝縮器３４及び／又は中間容器７０内の液体冷媒９６、９８のレベルをそれぞれ安定させるために、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０の位置を調節し得る。すなわち、蒸発器３８内に誘導される液体冷媒９８の流量を制御することは、中間容器７０から誘導される液体冷媒９８の流量及び凝縮器３４から中間容器７０内に誘導される液体冷媒９６の流量に影響を及ぼし得る。よって、制御パネル４０は、凝縮器３４及び／又は中間容器７０の中へ誘導される冷媒の流量に対して、それぞれ、凝縮器３４及び／又は中間容器７０から外へ誘導される液体冷媒９６、９８の流量に基づいて、バルブ３６、６６、１２０を制御して、凝縮器３４及び中間容器７０内の液体冷媒９６、９８のレベルをそれぞれ制御し得る。

【0032】

制御パネル４０の動作はまた、蒸気圧縮システム１４の構成要素の構造的完全性を改善し得る。例として、バルブ３６、６６、１２０の制御は、蒸発器３８内の圧力を低減させることなく（例えば、圧縮器３２の動作を調節することによって）、液体冷媒９８が所望の流量で蒸発器３８内に誘導されることを可能にして、蒸気圧縮システム１４内の圧力差（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間の）を増加させ得る。蒸発器３８内の圧力を低減させることは、冷却流体の凍結を引き起こし得、これは、蒸発器３８の構造的完全性に影響を及ぼし得る。したがって、蒸発器３８内の圧力を低減させることによってではなく、バルブ３６、６６、１２０を制御することによって、蒸発器３８内への液体冷媒９８の流量を制御することは、冷却流体の凍結を阻止し得、それによって、蒸発器３８の構造的完全性を改善し得る。

【0033】

蒸気圧縮システム１４はまた、蒸気圧縮システム１４のエネルギー消費を低減するために、自由冷却モードで動作するように構成され得る。一例として、制御パネル４０は、周囲温度及び／又は閾値を下回る凝縮器３４を通って誘導される（例えば、液体冷媒９６を冷却するために）調整流体の温度に応答して、蒸気圧縮システム１４を自由冷却モードで動作させ得る。別の例として、制御パネル４０は、凝縮器３４内の温度（例えば、調整流体及び／又は冷媒温度）が蒸発器３８内の温度（例えば、冷却流体及び／又は冷媒温度）よりも低いことに応答して、蒸気圧縮システム１４を動作させ得る。実際、バルブ３６、６６、１２０の制御は、上昇又は増加した温度及び／又は圧力で凝縮器３４を動作させることなく、液体冷媒９８が所望の流量で蒸発器３８内に誘導されることを可能にし得る（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間の所望の圧力差を達成するために）。したがって、蒸気圧縮システム１４は、自由冷却モードで動作するように構成され得、このモードでは、凝縮器３４は、低減された温度及び／又は圧力であってもよく、それにもかかわらず、液体冷媒９８を、所望の割合で蒸発器３８内に誘導し得る（例えば、凝縮器３４内の温度及び／又は圧力を増加させることなく）。

【0034】

自由冷却モードの間、制御パネル４０は、圧縮器３２の動作を中断することによって、又は圧縮器３２を低減された容量で動作させることによって、圧縮器３２の電力消費を低減し得、それによって、凝縮器３４に入る冷媒の加圧を低減する。このようにして、自由冷却モード中、蒸気圧縮システム１４内の圧力差（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間、及び／又は凝縮器３４と蒸発器３８との間）は、比較的低くてもよい（例えば、非自由冷却動作と比較して）。バイパスライン１００は、液体冷媒９８が、限定された機械力（例えば、圧縮器３２を介して作成された圧力差）で蒸発器３８に誘導されるための流路を提供することによって、自由冷却モードでの蒸気圧縮システム１４の動作を容易にし得る。例えば、蒸発器３８と凝縮器３４との間の温度差は、蒸発器３８から吸込みライン９２を通って、圧縮器３２を通って、排出ライン９４を通って、凝縮器３４内に流れるように蒸気冷媒を駆動し得る。蒸気冷媒は、次いで、調整流体との熱交換を介して液体に凝縮し、凝縮器３４内の液体冷媒９６として蓄積する。その後、液体冷媒９６は、中間容器７０内に誘導され、そこで、液体冷媒９６は、部分的に気化して蒸気冷媒を形成し、部分的に液体冷媒９８として蓄積する。

【0035】

バイパスバルブ１２０が少なくとも部分的に開いているとき、バイパスライン１００は、液体冷媒９８が重力を介して及び／又は中間容器７０内の圧力を介して中間容器７０から蒸発器３８に流れることを可能にし得る。このようにして、バイパスライン１００及びバイパスバルブ１２０は、圧縮器３２の低減された又は中断された動作中に（例えば、蒸気圧縮システム１４の自由冷却動作中に）、液体冷媒９８が蒸気圧縮システム１４を通って蒸発器３８内に適切に誘導されることを可能にし得、それによって、エネルギー消費及び／又は蒸気圧縮システム１４を動作させるコストを低減する。すなわち、バイパスライン１００を通って誘導される液体冷媒９８は、高さ差１１４に沿って蒸発器３８の上部セクション１１０まで一次ライン１０８を通って流れる重力を克服することなく、蒸発器３８内に流れ得る。このようにして、中間容器７０（例えば、第１の出口ライン１０２）と蒸発器３８との間に延在するバイパスライン１００は、蒸気圧縮システム１４の改善された動作（例えば、より高い効率での蒸気圧縮システム１４の動作）を可能にする。

【0036】

図６は、液体冷媒９６が凝縮器３４から蒸発器３８に直接流れることを可能にするための、凝縮器３４と蒸発器３８（例えば、蒸発器３８の底部セクション１０６）との間に延在するバイパスライン１００を例示する、蒸気圧縮システム１４の一部の一実施形態の概略図である。すなわち、バイパスライン１００は、図５に示されるように、蒸発器３８と中間容器７０との間に延在せず、それによって、液体冷媒９６が中間容器７０をバイパスするのを可能にする。例えば、第２の出口ライン又は導管１４０は、凝縮器３４の（例えば、凝縮器３４のベース又は底部セクションの）出口１４１から延在して、液体冷媒９６が凝縮器３４から流出することを可能にし得る。入口ライン６８及びバイパスライン１００の各々は、第２の出口ライン１４０から延在し、第２の出口ライン１４０に流体結合され得る。追加の又は代替の実施形態では、バイパスライン１００及び入口ライン６８は、凝縮器３４に別々に結合され得る（例えば、凝縮器３４の出口を分離するために）。いずれにしても、液体冷媒９６の第１の部分は、バイパスライン１００を介して蒸発器３８に流れ得、液体冷媒９６の第２の部分は、入口ライン６８、中間容器７０、及び一次ライン１０８を介して蒸発器３８に流れ得る。このようにして、バイパスライン１００を通って流れる液体冷媒９６は、膨張バルブ６６を通って、中間容器７０に流れない。

【0037】

図６に例示された蒸気圧縮システム１４は、図５に関して上述した技術に従って動作し得る。例えば、制御パネル４０は、１つ以上のセンサ１２２から受信したセンサデータに基づいて、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０を動作させ得、それにより、液体冷媒９６、９８を蒸発器３８の上部セクション１１０に誘導するために膨張バルブ６６及び膨張バルブ３６を開くことによって、蒸発器３８を流下膜式蒸発器として動作させ、及び／又は液体冷媒９６を蒸発器３８の底部セクション１０６に誘導するためにバイパスバルブ１２０を開くことによって、蒸発器３８を満液式蒸発器として動作させる。実際、いくつかの動作モードでは、制御パネル４０は、膨張バルブ３６及び／又は膨張バルブ６６を完全に閉じて、液体冷媒９６、９８が蒸発器３８の上部セクション１１０に流入するのを阻止し得、それによって、蒸発器３８を満液式蒸発器として動作させる。制御パネル４０はまた、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０を少なくとも部分的に開いて、蒸発器３８をハイブリッド流下膜式及び満液式蒸発器として動作させ得る。言い換えると、制御パネル４０は、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０の動作を制御して、第１の入口１０７及び／又は第２の入口１０８を介して（例えば、１つ以上のセンサ１２２からのフィードバックに基づいて）蒸発器３８への液体冷媒９６及び／又は９８の所望の流量を可能にするように構成される。

【0038】

図７は、第１の出口ライン１０２と蒸発器３８の側面セクション又は部分１６０（例えば、側面セクション１６０の第３の入口１６１）との間に延在するバイパスライン１００を例示する、蒸気圧縮システム１４の一部の一実施形態の概略図である。例えば、蒸発器３８に対する中間容器７０の位置付け、及び／又は蒸気圧縮システム１４内の圧力差（例えば、中間容器７０と蒸発器３８との間）は、液体冷媒９８が、垂直軸１１２に対して側面セクション１６０の下方にある蒸発器３８の底部セクション１０６の代わりに側面セクション１６０に流入することを可能にし得る。すなわち、蒸気圧縮システム１４内の重力及び／又は圧力差が、液体冷媒９８を、側面セクション１６０を介してと比較して、底部セクション１０６を介してより大きな流量で蒸発器３８に流入させることを可能にし得るにもかかわらず、蒸気圧縮システム１４の本実装は、液体冷媒９８を、側面セクション１６０を介して所望の流量で蒸発器３８に流入させることを可能にし得る（例えば、液体冷媒９８を、底部セクション１０６を介して増大した流量で蒸発器３８に流入させることなく）。

【0039】

バイパスライン１００を通って側面セクション１６１を介して蒸発器３８内に流れる液体冷媒９８は、上部セクション１１０で第１の管束５８Ａの一部又はサブセットの上を流れて、蒸発器３８が流下膜式蒸発器として部分的に動作することを可能にし得る。更に、蒸発器３８内に誘導された液体冷媒９８は、蒸発器３８の底部セクション１０６に蓄積して、底部セクション１０６で蒸発器３８の第２の管束５８Ｂを少なくとも部分的に取り囲み、蒸発器３８が満液式蒸発器として動作することを可能にし得る。したがって、側面セクション１６０に流体結合されたバイパスライン１００を介して、液体冷媒９８を蒸発器３８内に誘導することは、蒸発器３８が、流下膜式蒸発器及び満液式蒸発器の両方として動作することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、図７に示されるバイパスライン１００の構成は、液体冷媒９８を上方向（例えば、垂直軸１１２に沿って、重力に逆らって）に蒸発器３８内に誘導することを回避し得、更に、蒸発器３８内への液体冷媒９８の流れ抵抗を低減し得る。更に、制御パネル４０は、１つ以上のセンサ１２２から受信したセンサデータに基づいて、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０を動作させるなど、上述の技術を使用して、例示された蒸気圧縮システム１４を動作させ得る。

【0040】

図８は、本開示の技術による、蒸気圧縮システム１４を動作させるための方法又はプロセス１８０の一実施形態のフローチャートである。一例として、１つ以上の制御システム（例えば、制御パネル４０）又は処理回路が、方法１８０のステップを実行するように構成され得る（例えば、メモリ４６に格納された命令を介して）。更に、方法１８０は、代替の実施形態では異なる方法で実行され得ることに留意されたい。例えば、追加のステップが実行され得、及び／又は示された方法１８０の特定のステップが、除去、修正、及び／又は異なる順序で実行され得る。

【0041】

ブロック１８２において、蒸気圧縮システム１４内の圧力差を示す１つ以上の動作パラメータが受信される。例えば、１つ以上の動作パラメータは、１つ以上のセンサ１２２によって出力されるセンサデータを介して受信され得る。一例として、１つ以上の動作パラメータは、蒸発器３８と中間容器７０との間、及び／又は蒸発器３８と凝縮器３４との間の圧力差を含み得る。別の例として、１つ以上の動作パラメータは、中間容器７０内の、凝縮器３４内の、蒸発器３８内の、及び／又は一次ライン１０８内の冷媒（例えば、液体冷媒９６、９８、蒸気冷媒）の液体レベル、凝縮器３４、蒸発器３８、排出ライン９４、及び／又は中間容器７０内のそれぞれの圧力、一次ライン１０８内の液体冷媒９８の流量及び／又は圧力、入口ライン６８を通る液体冷媒９６の流量、圧縮器（例えば、圧縮器３２）に供給される電力量、圧縮器の速度、凝縮器３４、蒸発器３８、及び／又は中間容器７０内のそれぞれの温度、周囲温度、蒸発器３８内の冷却流体の温度、凝縮器３４内の調整流体の温度、別の好適な動作パラメータ、又はそれらの任意の組み合わせ、を含み得る。実際には、１つ以上の動作パラメータは、液体冷媒９８が所望の又は目標流量で蒸発器３８内に流入しているかどうかを示し得る。ブロック１８４において、１つ以上の動作パラメータが、閾値と比較される。１つ以上の動作パラメータと閾値との比較は、蒸気圧縮システム１４の動作が調節されるべきかどうかを示し得る。

【0042】

ブロック１８６において、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０が、１つ以上の動作パラメータと閾値との比較に基づいて動作される（例えば、調節される）。例えば、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のそれぞれの目標又は所望の位置が、１つ以上の動作パラメータと閾値との比較に基づいて決定され得る。特定の実施形態では、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のいずれか又は全ては、全開位置と全閉位置との間で遷移するように構成されたオン／オフバルブを含み得る。追加の又は代替の実施形態では、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のいずれか又は全ては、部分的に開いた位置又は部分的に閉じた位置など、全開位置と全閉位置との間の中間位置に遷移するようにも構成され得る。例えば、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０は、電磁バルブであってもよく、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のそれぞれの位置は、（例えば、制御パネル４０からの）受信された制御信号に基づき得る。いずれにしても、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０のそれぞれの位置を示すセンサデータを使用して（例えば、制御パネル４０によって）、蒸発器３８内への液体冷媒９６、９８の所望の流れを可能にするために、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０を対応する目標位置に調節し得る。

【0043】

例として、１つ以上の動作パラメータと閾値との比較が、圧力差（例えば、凝縮器３４と蒸発器３８との間の）が低い（例えば、低い閾値圧力差を下回る）ことを示す場合、蒸気圧縮システム１４（例えば、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０）は、バイパスバルブ１２０の開口部を増加させることによって、及び／又は膨張バルブ３６の開口部を減少させることなどによって、蒸発器３８内への液体冷媒９６、９８の流れを増加させるように動作され得る。同様に、１つ以上の動作パラメータと閾値との比較が、圧力差が高い（例えば、高い閾値圧力差を上回る）ことを示す場合、蒸気圧縮システム１４（例えば、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０）は、バイパスバルブ１２０の開口部を減少させることによって、及び／又は膨張バルブ３６の開口部を増加させることなどによって、バイパスライン１００を介して蒸発器３８内への冷媒の流れを減少させるように動作され得る。

【0044】

いくつかの実施形態では、膨張バルブ３６及び／又は膨張バルブ６６の位置は、バイパスバルブ１２０の位置を調節する前に調節され得る。例えば、膨張バルブ３６の位置及び／又は膨張バルブ６６の位置は、バイパスバルブ１２０が調節される前に、それぞれの閾値位置（例えば、全開位置、全閉位置）に調節され得る。言い換えれば、バイパスバルブ１２０は、膨張バルブ３６及び／又は膨張バルブ６６が、十分に若しくは完全に開放されるか、又は十分に若しくは完全に閉鎖されるまで調節されない場合がある。例えば、バイパスバルブ１２０は、膨張バルブ３６及び／又は膨張バルブ６６が完全に開いた位置にあるまで閉じたままであり得る。膨張バルブ３６及び／又は膨張バルブ６６が全開位置に調節された後、次いで、バイパスバルブ１２０が、時間間隔ごとに設定された増分（例えば、全開サイズの２０％）などで開放され得る。追加の又は代替の実施形態では、膨張バルブ３６、膨張バルブ６６、及び／又はバイパスバルブ１２０は、第１の入口１０７及び第２の入口１０８を介して蒸発器３８内への液体冷媒９６、９８の流れの所望のバランスを可能にするなど、同時に調節され得る。例えば、膨張バルブ３６の、及び／又は膨張バルブ６６の開口部は、バイパスバルブ１２０の開口部が増加して、バイパスライン１００を通って（例えば、一次ライン１０８を通るのではなく）蒸発器３８内に流れる冷媒を増加させる間、縮小され得る。

【0045】

本開示は、ＨＶＡＣシステムの改善された動作を可能にするための１つ以上の技術的効果を提供し得る。例えば、ＨＶＡＣシステムは、冷媒を循環させるように構成された蒸気圧縮システムを含み得る。蒸気圧縮システムは、調整流体との熱交換を介して冷媒を冷却するように構成された凝縮器と、冷却された冷媒を冷却流体との熱交換関係において、冷却流体を冷却するように構成された蒸発器とを含み得る。蒸気圧縮システムはまた、凝縮器から排出された液体冷媒を更に冷却し、液体冷媒を蒸発器に誘導し得る中間容器を含む。蒸気圧縮システムは、冷媒を中間容器から蒸発器内に誘導するように構成された一次ラインと、冷媒を蒸発器内に誘導する（例えば、凝縮器から、中間容器から）ように構成されたバイパスラインとを含み得る。

【0046】

バイパスラインは、一次ラインよりも蒸発器内への冷媒の流れに対してより少ない抵抗を提供し得る。例えば、一次ラインは、蒸気圧縮システム内の圧力差（例えば、凝縮器と蒸発器との間、及び／又は中間容器と蒸発器との間）を利用して、冷媒を蒸発器内に誘導し得、バイパスラインは、重力を利用して、冷媒を蒸発器内に誘導し得る。いくつかの実施形態では、バイパスラインは、冷媒が重力を克服することなく、及び／又は一次ラインを介して蒸発器内に誘導される冷媒よりも少ない重力を克服することによって、蒸発器内への冷媒の流れを可能にする。したがって、例えば、冷媒が一次ラインを介して標的又は所望の流量で蒸発器内に誘導されていないときなど特定の動作条件の間、及び／又は蒸気圧縮システムにおける低い圧力差条件の間、バイパスライン（例えば、バイパスラインのバイパスバルブ）は、目標流量に向かってバイパスラインを介して蒸発器内への冷媒の流量を増加させるように動作され得る。本開示の技術はまた、蒸気圧縮システム内の（例えば、一次ライン内の）液体冷媒停滞の期間中、ヘッド又は排出圧力の変動中、凝縮器内の液体冷媒レベルの変動中などのような、蒸気圧縮システムの追加の又は代替の動作条件において利用され得る。本明細書における技術的効果及び技術的問題は、例であり、限定するものではない。本明細書に記載の実施形態は、他の技術的効果を有し得、他の技術的問題を解決し得ることに留意されたい。

【0047】

本開示の特定の特徴及び実施形態のみが図示及び説明されてきたが、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、形状及び比率の変化、パラメータの値（例えば、温度、圧力）、取り付け配置、材料の使用、色、配向）が、特許請求の範囲に記載された本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、当業者には想到され得る。任意のプロセス又は方法ステップの順番又はシーケンスは、代替実施形態に従って、変更又は再順序付けされ得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨に収まるものとして、全てのそのような修正及び変更を網羅することが意図されていることを留意されたい。更に、例示的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装例の全ての特徴が説明されていない場合がある（すなわち、本開示を実施するための熟考された現在の最良モードとは無関係のもの、又は特許請求された実施形態を可能にすることとは無関係なもの）。任意の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、任意のそのような実際の実装例の開発では、多くの実装例固有の決定がなされ得ることを理解されたい。そのような開発努力は、複雑かつ時間がかかるものであり得るが、それにもかかわらず、過度の実験をすることなく、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては、設計、製作、及び製造の決まりきった仕事となる。

【0048】

本明細書に提示及び特許請求される技術は、本技術分野を明らかに改善する実用的な性質の材料物体及び具体的な例に参照及び適用され、よって、抽象的、無形的、又は純粋に理論的ではない。更に、本明細書の最後に添付されたいずれかの特許請求の範囲が、「［機能］を［実行］するための手段」又は「［機能］を［実行］するためのステップ」として指定された１つ以上の要素を含む場合、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきであることが意図される。しかしながら、他の様態で指定された要素を含むいずれかの特許請求の範囲については、そのような要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるべきではないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】