特表 2024-536757 冷凍装置の主圧縮機に流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度の調整装置、冷凍装置、及び調整装置を動作させる方法

(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】2024-10-08

(54)【発明の名称】冷凍装置の主圧縮機に流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度の調整装置、冷凍装置、及び調整装置を動作させる方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/10 20060101AFI20241001BHJP

   F04B 49/22 20060101ALI20241001BHJP

   F04B 41/00 20060101ALI20241001BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

F25B1/10 J

F04B49/22

F04B41/00 B

F25B1/00 101E

F25B1/00 331E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516567

(86)(22)【出願日】2022-09-12

(85)【翻訳文提出日】2024-05-11

(86)【国際出願番号】 IB2022058552

(87)【国際公開番号】W WO2023042051

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】102021000023750

(32)【優先日】2021-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521176695

【氏名又は名称】トゥルボアルゴール ソチエタ ア レスポンサビリタ リミタータ

【氏名又は名称原語表記】ＴＵＲＢＯＡＬＧＯＲ Ｓ．ｒ．ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】110003292

【氏名又は名称】弁理士法人三栄国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マウリツィオ アスカーニ

【テーマコード（参考）】

3H076

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H076AA13

3H076BB28

3H076CC44

3H076CC91

3H145AA03

3H145AA12

3H145AA27

3H145BA49

3H145BA50

3H145CA02

3H145CA06

3H145CA19

3H145DA05

3H145EA13

3H145EA16

(57)【要約】

【課題】シリンダヘッドへのピストンノックによるレシプロ圧縮機の機械的破損を招く危険性なしに使用できる、冷凍装置用の調整装置を提供する。
【解決手段】閉回路内を循環する冷媒流体の圧力及び／又は温度を調整する調整装置（１）であって、ロッド（８）と一体でシリンダ（７）内を移動可能なピストン（９ａ）を有するレシプロ圧縮機を備えており、前記シリンダは、第１のチャンバ（１０）と第２のチャンバ（２０）を備えており、第２のチャンバは、前記ピストンを移動させて前記第１のチャンバ内の前記冷媒流体を圧縮するために、第２の流量の冷媒流体を流入させるための第３のポート（２１）を有しており、前記調整装置の制御手段（５０）は、前記第１のピストンの移動速度を制御し、冷媒流体を吸引するステップにおいて第１ピストンが移動する間、前記冷媒流体を前記閉回路に再流入させる。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力及び／又は温度を調整する必要がある流量（Ｐ）の冷媒流体が循環する閉回路（Ｃ）と、主圧縮機（１０１）と、冷却装置（１０２）と、蒸発器（１０３）を備えた冷凍装置における、前記閉回路（Ｃ）内を循環する前記冷媒流体の前記圧力及び／又は温度を調整する調整装置（１）であって、
前記調整装置（１）は、少なくとも１つのシリンダ（７）、少なくとも１つのロッド（８）、前記ロッドと一体で前記シリンダ内を移動可能な少なくとも１つの第１のピストン（９ａ）を有する少なくとも１つのレシプロ圧縮機（２）を備えており、
前記シリンダ（７）は、第１のチャンバ（１０）と、前記第１のピストンによって前記第１のチャンバから流体的に分離された第２のチャンバ（２０）を備えており、
前記第１のチャンバは、前記蒸発器から来る第１の流量の前記冷媒流体を吸入するための第１のポート（１１）と、前記第１のチャンバ（１０）内で圧縮された前記冷媒流体を前記主圧縮機（１０１）に到達するように排出するための第２のポート（１２）とを有しており、
前記第２のチャンバは、前記第１のピストンを移動させて前記第１のチャンバ（１０）内の前記冷媒流体を圧縮するために、第２の流量（Ｘ２）の前記冷媒流体を流入させるための少なくとも１つの第３のポート（２１）を有しており、
前記調整装置（１）は、さらに、前記少なくとも１つのロッド（８）の作動を制御するための制御手段（５０）を備えており、前記制御手段は、前記少なくとも１つの第１のピストン（９ａ）の移動を制御し、前記第１のチャンバ内の前記第１の流量の冷媒流体を圧縮するために、前記冷媒流体の前記少なくとも１つの第２の流量を分流するように構成されており、
前記第１の流量の冷媒流体を吸引するステップにおいて前記少なくとも１つの第１のピストン（９ａ）が移動する間、前記第２の流量の前記冷媒流体を前記閉回路に再流入させ、
前記制御手段（５０）は、前記第２の流量のための入口ライン（５１ａ）及び出口ライン（５１ｂ）を有する回転弁（５１）と、前記回転弁を通る少なくとも１つの第１の通路（５２ａ）とを備えており、
前記回転弁は、前記入口ライン（５１ａ）と前記回転弁（５１）との間の流体連通が行われる少なくとも１つの第１の円周方向位置（Ｐ１）と、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）と前記回転弁（５１）の前記出口ライン（５１ｂ）との間の流体連通が行われる少なくとも１つの第２の円周方向位置（Ｐ２）に位置するように回転可能であり、
前記第１の円周方向位置（Ｐ１）では、前記第２の流量の前記冷媒流体が前記第２のチャンバ（２０）に流入して、前記第１のチャンバ（１０）内の前記冷媒流体を圧縮し、
前記第２の円周方向位置（Ｐ２）では、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）と前記回転弁（５１）の前記出口ライン（５１ｂ）との間の流体連通が行われ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）内の前記冷媒流体の吸引が、前記少なくとも１つの通路（５２ａ）を介して行われることを特徴とする調整装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記レシプロ圧縮機（２）が、前記少なくとも１つのロッド（８）と一体でかつ前記シリンダ（７）内で並進移動できる少なくとも１つの追加のピストン（９ｂ）を備え、
前記シリンダ（７）は、
前記蒸発器から来る前記第１の流量の前記冷媒流体が流入するための追加の第１のポート（１１ａ）を備える追加の第１のチャンバ（１０ａ）と、
前記追加の第１のチャンバ内（１０ａ）にあり、前記主圧縮機（１０１）に到達するように意図された、圧縮された前記第１の流量の冷媒流体の出口のための追加の第２のポート（１２ａ）とを有し、
前記シリンダ（７）は、さらに、追加の第２のチャンバ（２０ａ）を備えており、前記追加の第２のチャンバ（２０ａ）は、前記追加のピストン（９ｂ）によって前記追加の第１のチャンバ（１０ａ）から流体的に分離され、前記追加のピストン（９ｂ）を移動させて、前記追加の第１のチャンバ（１０ａ）内の前記冷媒流体を圧縮するために、前記冷媒流体の第２の流量を流入させるための少なくとも１つの追加の第３のポート（２１ａ）を有しており、
前記回転弁は、少なくとも１つの第２の通路（５２ｂ）を備え、
前記第２の通路（５２ｂ）は、少なくとも前記回転弁が前記第１の円周方向位置（Ｐ１）にあるときに、前記少なくとも１つの追加の第１チャンバ（１０ａ）内に冷媒流体を吸入するために、前記少なくとも１つの追加の第２のチャンバ（２０ａ）と前記回転弁の前記出口ラインとの間の流体連通を可能とし、
そして少なくとも前記回転弁が前記第２の円周方向位置（Ｐ２）にあるとき、前記回転弁の前記入口ライン（５１ａ）と前記少なくとも１つの追加の第２のチャンバ（２０ａ）との間が、前記少なくとも１つの第２の通路（５２ｂ）を介して流体連通することにより、前記第２の流量が前記追加の第２のチャンバ（２０ａ）に流入し、前記少なくとも１つの追加の第１チャンバ（１０ａ）内の前記第１の流量が圧縮されることを特徴とする調整装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記回転弁（５１）の回転速度を調整し、前記第１の円周方向位置（Ｐ１）と前記第２の円周方向位置（Ｐ２）との間のスイッチング周波数を変更するための調整手段（５３）を備えていることを特徴とする調整装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記回転弁（５１）の前記調整手段（５３）が、回転のために前記回転弁と機械的に結合された電動モータ（５５）と、
前記電動モータの回転速度を調整するように構成されたインバータ（５６）と、前記インバータの動作を制御するために前記インバータに機能的に接続された制御ユニット（５７）とを備えていることを特徴とする調整装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記回転弁の前記入口ライン（５１ａ）に沿って配置された圧力センサ（５８）を備えており、
前記圧力センサは、前記回転弁の回転速度が前記圧力センサによって測定された圧力に応じて変化するように、前記制御ユニット（５７）に機能的に接続されていることを特徴とする調整装置。

【請求項6】

請求項４において、
前記レシプロ圧縮機（２）の吸入ライン（２ａ）に沿って配置された圧力センサ（５９）及び／又は温度センサ（６０）を備えており、
前記圧力センサ及び／又は前記温度センサは、前記回転弁の回転速度が、前記圧力センサ及び／又は前記温度センサによって測定された圧力及び／又は温度に応じて変化するように、前記制御ユニット（５７）に機能的に接続されていることを特徴とする調整装置。

【請求項7】

請求項３において、
前記レシプロ圧縮機の前記第１のピストン及び／又は前記追加の第１のピストンの前記少なくとも１つのシリンダに沿った位置を測定して、前記第１のピストンおよび／又は前記追加のピストンが到達する位置を測定するための少なくとも１つの位置センサ（６１）を備えており、
前記位置センサは、前記回転弁の回転速度が前記少なくとも１つの位置センサから得られる情報に応じて変化するように、前記調整手段に機能的に接続されていることを特徴とする調整装置。

【請求項8】

請求項７において、
前記位置センサ（６１）が少なくとも１つの近接センサを備えていることを特徴とする調整装置。

【請求項9】

冷媒流体（Ｐ）が内部を循環する閉回路（Ｃ）と、主圧縮機（１０１）と、冷却装置（１０２）と、第１の流量の冷媒流体が流出する蒸発器（１０３）、少なくとも１つの膨張弁（１０４）とを備えている冷凍装置（１００、１００’）であって、請求項１に記載の少なくとも１つの前記調整装置を備え、
前記閉回路は、第２の流量の前記冷媒流体が流れる少なくとも１つのエコノマイザ分岐（１０５）をさらに備え、
前記少なくとも１つのエコノマイザ分岐は、前記冷却装置と前記膨張弁との間に含まれる前記閉回路の区間と、前記蒸発器（１０３）と前記主圧縮機（１０１）との間に含まれる前記閉回路の区間とを流体的に接続し、
前記調整装置（１）の前記レシプロ圧縮機は、その入口で前記蒸発器から出る前記第１の流量を有し、前記回転弁は、その入口で前記エコノマイザ分岐（１０５）に沿って循環する前記第２の流量を有し、
前記回転弁の前記出口ラインは、前記レシプロ圧縮機（２）の下流で前記主圧縮機（１０１）の前記入口ラインに接続されていることを特徴とする冷凍装置。

【請求項10】

冷媒流体の流量（Ｐ）が循環する閉回路（Ｃ）と、主圧縮機（１０１）と、冷却装置（１０２）と、蒸発器（１０３）と、 請求項１に記載の前記調整装置を備えた冷凍装置（１００’’）であって、
前記調整装置の前記レシプロ圧縮機（２）は、その入口において前記蒸発器から出る前記第１の流量を有し、前記回転弁は、その入口において前記冷凍装置（１０２）から出る流量を有し、
前記回転弁の出口ラインは前記蒸発器に接続されていることを特徴とする冷凍装置。

【請求項11】

請求項１０において、
前記閉回路内を循環する前記冷媒流体の流量は、前記第１の冷媒流体の流量及び前記第２の冷媒流体の流量と同一であることを特徴とする冷凍装置（２００）。

【請求項12】

請求項１に記載の調整装置（１）を動作させる方法であって、前記方法は以下のステップを含むことを特徴とする。
ａ）前記レシプロ圧縮機（２）の前記シリンダ（７）の前記少なくとも１つの第１のチャンバ（１０）内に第１の流量の前記冷媒流体が流入できるようにするステップと、
ｂ）前記レシプロ圧縮機（２）の前記シリンダの前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）内に第２流量の前記冷媒流体を流入させて、前記少なくとも１つの第１のピストン（９ａ）の移動を制御し、前記第１チャンバ（１０）内の前記第１の流量の冷媒流体を圧縮するステップと、
ｃ）前記ステップａ）中に前記第１の流量の前記冷媒流体を吸入するステップ中の前記少なくとも１つの第１のピストン（９ａ）の移動中に、前記第２の流量の冷媒流体を前記閉回路に再流入させるステップとを有するものにおいて、
前記ステップｃ）は、
ｃ１） 前記入口ライン（５１ａ）と前記回転弁（５１）との間の流体連通が行われる少なくとも１つの第１の円周方向位置（Ｐ１）になるように、前記第１の位置で前記回転弁（５１）を回転させ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）は、前記少なくとも１つの第１のチャンバ（１０）内に含まれる前記第１の流量の圧縮のために、前記少なくとも１つの第１通路（５２ａ）を通して、前記第２のチャンバ（２０）への前記第２の流量（Ｘ２）の流入が可能となるステップと、
ｃ２）前記回転弁を前記第２の円周方向位置（Ｐ２）へ回転させ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）と前記回転弁（５１）の前記出口ライン（５１ｂ）との間の流体連通が、前記少なくとも１つの通路（５２ａ）を介して可能となり、前記少なくとも１つの第１のチャンバ（１０）内に前記冷媒流体を吸入するステップとを含む。

【請求項13】

請求項１２において、ステップとしてさらに、
ｄ）前記回転弁（５１）の前記第１の円周方向位置から前記第２の円周方向位置への切り替え速度を、前記回転弁に流入する前記冷媒流体の圧力に応じて、前記レシプロ圧縮機の前記第１のチャンバに流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度に依存して、又は前記レシプロ圧縮機（２）の前記シリンダ（７）内で前記少なくとも１つの第１のピストンが到達する位置に依存して、調整するステップを含むことを特徴とする調整装置を動作させる方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍装置の主圧縮機に流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度を調整する調整装置、冷凍装置、及び調整装置を動作させる方法に関する。
特に、この装置は、二酸化炭素タイプ又は同様の特性を有する冷媒流体で動作する冷凍装置に使用される。しかしながら、本発明の解決対象は電力生産の分野にも応用できることを強調しておくべきである。

【背景技術】

【0002】

従来から知られているように、上記のタイプの冷媒流体用の冷凍装置は、冷媒流体が流れる閉回路と、この閉回路に沿って配置された主圧縮機、冷媒流体の冷却器、膨張弁及び蒸発器を備えている。
二酸化炭素を冷媒流体として使用する冷凍装置では、その効率を高めるために、閉回路内を循環する冷媒流体に対して１つ又は複数の二次エコノマイザ分岐を使用することも知られている。既知の技術によれば、二次エコノマイザ分岐は、一方の側が、閉回路の主分岐の冷却装置又は冷却器と膨張弁との間の一部に流体接続され、また、他方の側は、主圧縮機へ流体接続されることに留意されるべきである。
この二次エコノマイザ分岐は、膨張弁と、主回路と熱交換するための熱交換器とを備えており、この二次エコノマイザ分岐から出て来る冷媒の流れは、冷凍装置の回路内を循環する最大圧力と最小圧力の間、つまり冷却装置の流体の圧力と蒸発器の流体の圧力との間の圧力を有する。いずれにせよ、１つ以上の二次エコノマイザ分岐を使用したとしても、冷媒流体として二酸化炭素を採用する冷凍装置はエネルギー効率が良いわけではない。実際、その効率は依然としてかなり低いものである。

【0003】

本件出願人の名義による特許文献１には、上述したタイプの回路、すなわち少なくとも１つのエコノマイザ分岐を備えた回路内に、この冷凍装置の主圧縮機に流入する冷媒流体の圧力及び温度を調整するための装置も備えた冷凍装置が記載されている。
実際には、この調整装置は、蒸発器と主圧縮機の間に機能的に接続されたレシプロ圧縮機と、蒸発器から出て同じレシプロ圧縮機のシリンダ内に含まれる冷媒流体を圧縮するようにレシプロ圧縮機のピストンの移動を制御するために、二次エコノマイザ分岐から来る冷媒流体の一部分の少なくとも一部を分流する手段と、蒸発器から来る冷媒流体を吸入するピストンの移動ステップ中に、冷媒流体の一部分の一部を二次エコノマイザ分岐に再導入し、二次エコノマイザ分岐の出口セクションを通って冷媒流体の一部を排出させるための手段とで構成されている。この二次エコノマイザ分岐の出口セクションは、レシプロ圧縮機の下流に配置されている。
方向転換手段は、ロッドに固定されたピストンシリンダで構成されており、その移動は調整装置のレシプロ圧縮機内のピストンによって制御される。特に、このロッドは、ピストンがレシプロ圧縮機のシリンダの端に到達したときに移動する。実際、シリンダヘッドにはマイクロスイッチがあり、このスイッチがピストンによって押されると、レシプロ圧縮機と方向転換手段は次の動作サイクルを開始する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】WO2020/084545（特表2022-509452）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような解決策で使用されるレシプロ圧縮機は、ピストンの動きがコネクティングロッド／クランク機構によっては制御されず、従って自由に動くため、フリーピストン膨張機圧縮機としても知られている。この解決策は、機械的に非常に簡単であるという利点があるが、その一方で、ピストンがシリンダ ヘッドと衝突する潜在的なリスクがある。これが、往復動する圧縮機ピストンの振動周波数が低く抑えられている理由である。
しかしながら、例えば上記のシリンダの端を使用する解決策は、レシプロ圧縮機のピストンの振動周波数を制限するという問題を解決せず、さらに、このレシプロ圧縮機が設置されている冷凍システムが正しく動作するために重要となる特定のパラメータを制御下に保つことができない。

【0006】

従って、本発明の目的は、シリンダヘッドへのピストンノックによるレシプロ圧縮機の機械的破損を招く危険性なしに使用できる、冷凍装置用の調整装置を提供することである。

【0007】

本発明のさらなる目的は、内部に存在するレシプロ圧縮機の制御を容易にする調整装置を提供することである。
さらに、本発明の目的は、冷凍装置内の調整装置をより効果的に調整し、微調整することを可能にする方法を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

これら及び他の目的は、以下の機能を有する冷凍装置の主圧縮機に流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度を調節する調節装置によって達成される。すなわち、
圧力及び／又は温度を調整する必要がある所定の流量の冷媒流体が循環する閉回路と、主圧縮機と、冷却装置と、蒸発器を備えた冷凍装置における、前記閉回路内を循環する前記冷媒流体の前記圧力及び／又は温度を調整する調整装置であって、
前記調整装置は、少なくとも１つのシリンダ、少なくとも１つのロッド、前記ロッドと一体で前記シリンダ内を移動可能な少なくとも１つの第１のピストンを有する少なくとも１つのレシプロ圧縮機を備えており、
前記シリンダは、第１のチャンバと、前記第１のピストンによって前記第１のチャンバから流体的に分離された第２のチャンバを備えており、
前記第１のチャンバは、前記蒸発器から来る第１の流量の前記冷媒流体を吸入するための第１のポートと、前記第１のチャンバ内で圧縮された前記冷媒流体を前記主圧縮機に到達するように排出するための第２のポートとを有しており、
前記第２のチャンバは、前記ピストンを移動させて前記第１のチャンバ内の前記冷媒流体を圧縮するために、第２の流量の前記冷媒流体を流入させるための少なくとも１つの第３のポートを有しており、
前記調整装置は、さらに、前記少なくとも１つのロッドの作動を制御するための制御手段を備えており、前記制御手段は、前記少なくとも１つの第１のピストンの移動を制御し、前記第１のチャンバ内の前記第１の流量の冷媒流体を圧縮するために、前記冷媒流体の前記少なくとも１つの第２の流量を分流するように構成されており、
前記第１の流量の冷媒流体を吸引するステップにおいて前記少なくとも１つの第１ピストンが移動する間、前記第２の流量の前記冷媒流体を前記閉回路に再流入させ、
前記制御手段は、前記第２の流量のための入口ライン及び出口ラインを有する回転弁と、前記回転弁を通る少なくとも１つの第１の通路とを備えており、
前記回転弁は、前記入口ラインと前記回転弁との間の流体連通が行われる少なくとも１つの第１の円周方向位置と、前記少なくとも１つの第２のチャンバと前記回転弁の前記出口ラインとの間の流体連通が行われる少なくとも１つの第２の円周方向位置に位置するように回転可能であり、
前記第１の円周方向位置では、前記第２の流量の前記冷媒流体が前記第２のチャンバに流入して、前記第１のチャンバ内の前記冷媒流体を圧縮し、
前記第２の円周方向位置では、前記少なくとも１つの第２のチャンバと前記回転弁の前記出口ラインとの間の流体連通が行われ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ内の前記冷媒流体の吸引が、前記少なくとも１つの通路を介して行われる。

【0009】

この装置は、特に、冷媒流体が二酸化炭素である冷凍装置に使用される。
この解決策により、上述の既知技術の問題を解決することができる。
この解決策によれば、請求の範囲に記載の主圧縮機の場合のように、フリーピストンを有するレシプロ圧縮機の振動周波数は、回転弁の回転速度に直接関係する。実際には、回転弁の回転速度が２倍になると、レシプロ圧縮機のピストンの振動周波数も２倍になる。従って、回転弁の回転速度が増加すると、ピストンのストロークが減少し、レシプロ圧縮機によって処理される流体の流量が増加する。この、回転弁の速度を調整する装置（例えば静止型インバータ）用いた手段により、システムによって提供される効率や冷却力を最大化するために冷凍サイクルを最適化することができる。

【0010】

さらに、高周波数で動作できるため、使用するレシプロ圧縮機の機械効率の点で大きな利点が得られる。実際、同じ動作条件下で必要な容量はピストンの振動周波数に反比例するため、より小さなレシプロ圧縮機の容量、つまりよりコンパクトな圧縮機を使用することが可能である。この側面は、特に、冷凍システムが（１００バールを超える）高圧の場合でも、容量が小さくて安全上の問題が少なくなるという利点がある。

【0011】

提案された解決策のさらなる実施形態によれば、
前記レシプロ圧縮機が、前記少なくとも１つのロッドと一体でかつ前記シリンダ内で並進移動できる少なくとも１つの追加のピストンを備え、
前記シリンダは、 前記蒸発器から来る前記第１の流量の前記冷媒流体が流入するための追加の第１のポートを備える追加の第１のチャンバと、前記追加の第１のチャンバ内にあり、前記主圧縮機に到達するように意図された、圧縮された前記第１の流量の冷媒流体の出口のための追加の第２のポートとを有し、
前記シリンダは、さらに、追加の第２のチャンバを備えており、前記第２のチャンバは、前記追加のピストンによって前記追加の第１のチャンバから流体的に分離され、前記追加のピストンを移動させて、前記追加の第１のチャンバ内の前記冷媒流体を圧縮するために、前記冷媒流体の第２の流量を流入させるための少なくとも１つの追加の第３のポートを有しており、
前記回転弁は、少なくとも１つの第２の通路を備え、前記第２の通路は、少なくとも前記回転弁が前記第１の円周方向位置にあるときに、前記少なくとも１つの追加の第１チャンバ内に冷媒流体を吸入するために、前記少なくとも１つの追加の第２のチャンバと前記回転弁の前記出口ラインとの間の流体連通を可能とし、
そして少なくとも前記回転弁が前記第２の円周方向位置にあるとき、前記回転弁の前記入口ラインと前記少なくとも１つの追加の第２のチャンバとの間が、前記少なくとも１つの第２通路を介して流体連通することにより、前記第２の流量が前記追加の第２のチャンバに流入し、前記少なくとも１つの追加の第１チャンバ内の前記第１の流量が圧縮される。

【0012】

このさらなる解決策により、レシプロ圧縮機のリリーフラインから、及び回転弁の出口ラインから、それぞれ第１の流量及び第２の流量を連続的に流すことが可能になる。

【0013】

本発明の特定の態様によれば、調整装置は、前記回転弁の回転速度を調整し、前記第１の円周方向位置と前記第２の円周方向位置との間のスイッチング周波数を変更するための手段を備えている。

【0014】

特に、前記回転弁の前記調整手段は、回転のために前記回転弁と機械的に結合された電動モータと、前記電動モータの回転速度を調整するように構成されたインバータと、前記インバータの動作を制御するために前記インバータに機能的に接続されている制御ユニットとを備えている。実際には、制御ユニットからの情報に基づいて、インバーターにより、回転弁が機械的に接続されている電動モータの速度を調整できる。

【0015】

さらに、調整装置は、回転弁の入口ラインに沿って配置された圧力センサを備えている。前記圧力センサは、前記回転弁の回転速度が前記圧力センサによって測定された圧力に応じて変化するように、前記調整手段、特に前記制御ユニットに機能的に接続されている。

【0016】

ただし、後述するように、この調整装置が設置されている冷凍システムにエコノマイザ分岐があって、このエコノマイザ分岐が回転弁の入口にある場合、ピストンの振動周波数は前記エコノマイザ（前記圧力センサからの圧力測定を伴う）によって生成された蒸気の圧力によって正確に制御される。
この場合の目的は、エコノマイザからの圧力を（設定値で）一定に保つことである。これにより、二重のメリットが得られる。実際、冷凍サイクルのエネルギー効率の点で最大値が達成される一方で、システムが不安定になるリスク、つまり冷媒流体の圧力と温度が均衡値付近で振動するリスクがあるが、これは回避される。

【0017】

詳細には、冷媒流体の回転弁の入口ラインに沿った圧力が１つの設定値に対して増加した場合、制御ユニットは、インバータによって回転弁（すなわち、回転弁が一体化されている電動モータ）の回転速度を増加させるように制御し、冷媒流体の第２の流量の圧力を低下させる。
回転弁に流入する冷媒流体の圧力が設定値に比べて低下しすぎると、制御ユニットはインバータによって回転弁（すなわち、回転弁が一体化されている電動モータ）の回転速度を低下するように制御し、その結果、冷媒流体の第２の流量の圧力を増加させる。これにより、調整装置が設置されている冷凍装置について、一定レベルの冷凍を達成するために、決定された設定圧力を追求することが可能になる。

【0018】

さらに、調整装置は、前記回転弁の回転速度が、前記圧力センサ及び／又は前記温度センサによって測定された圧力及び／又は温度に応じて変化するように、前記レシプロ圧縮機の吸入ラインに沿って配置され、前記調整手段、特に前記制御ユニットに機能的に接続された圧力センサ及び／又は温度センサを備えることができる。

【0019】

この場合も、回転弁の回転速度の制御は、レシプロ圧縮機に流入する前記流体の圧力値及び／又は温度値によって達成される。従って、冷凍装置の蒸発器出口に、調整装置が設置されている。従って、レシプロ圧縮機の入口ラインに到達する第１の流量の冷媒流体の圧力及び／又は温度値が設定値データに対して変化した場合、制御ユニットは、インバータを介して、回転弁（すなわち、回転弁が一体化されている電動モータ）の回転速度を増減させ、その結果、冷媒流体の第１の流量の圧力が増加及び／又は減少する。

【0020】

本発明のさらなる実施形態では、調整装置は、前記レシプロ圧縮機の前記第１のピストン及び／又は前記追加の第１のピストンの、前記少なくとも１つのシリンダに沿った位置、及び／又は前記レシプロ圧縮機の前記追加の第１のピストンに沿った位置を測定するための位置センサを備えることができる。前記位置センサは、前記少なくとも１つの位置センサから得られる情報に応じて前記回転弁の回転速度が変化するように、前記調整手段に機能的に接続されている。実際には、制御ユニットは、前記少なくとも１つの位置センサから得られる入力情報を受け取り、前記少なくとも１つの位置センサから得られる情報に応じて、前記回転弁の回転速度の変化を制御する。

【0021】

特に、前記位置センサは少なくとも１つの近接センサを有しており、これにより、ピストンが最適に機能するためにこのピストンが到達する必要がある位置を微調整できる。実際、ピストンがストローク中に位置センサが配置されている位置に到達した場合、制御ユニットは回転弁の回転速度の増加を制御する。そのため、ある時点で、ピストンのストロークが減少し、近接センサがピストンの存在を「感知」できなくなる可能性がある。
この時点で、制御ユニットは、ピストンのストロークを増加させて再び圧力センサの位置に到達させるために、回転弁の回転速度の減少を制御する必要がある。実際には、ある意味、位置センサが配置されているシリンダに沿ってピストンの位置が継続的に追跡されることになる。その結果、ピストンは一定の周波数で振動するのではなく、ストロークが最大となる平均値が「わずかに変化する」周波数で振動する。

【0022】

冷凍装置の第１の実施形態によれば、冷凍装置は、流量の冷媒流体が循環する閉回路と、主圧縮機と、冷却装置と、第１の流量が流出する蒸発器と、少なくとも１つの膨張弁と、請求項１から８のいずれか一項又は複数項に記載の少なくとも１つの調整装置とを備え、
前記閉回路は、さらに、第２の流量の冷媒流体が流れる少なくとも１つのエコノマイザ分岐を備え、
前記少なくとも１つのエコノマイザ分岐は、前記冷却装置と前記膨張弁との間に含まれる前記閉回路の区間と、前記蒸発器と前記主圧縮機との間に含まれる区間の前記閉回路とを流体的に接続し、
前記調節装置の前記レシプロ圧縮機は、その入口で前記蒸発器から出る前記第１の流量を有し、前記回転弁は、その入口で前記エコノマイザ分岐に沿って循環する前記第２の流量を有し、
前記回転弁の前記出口ラインは、前記レシプロ圧縮機の下流で前記主圧縮機の入口ラインに接続されている。

【0023】

上述したように、この実施形態では、ピストンの振動周波数は、エコノマイザによって生成される蒸気の圧力によって制御することができる。
この場合の目的は、エコノマイザからの圧力を（設定値で）一定に保つことであり、これにより、二重のメリットが得られる。実際、冷凍サイクルのエネルギー効率の点で最大値が達成される一方で、システムが不安定になるリスク、つまり冷媒流体の圧力と温度が均衡値の周囲で振動するリスクがあるが、このリスクが回避される。

【0024】

第２の実施形態によれば、前記調節装置は、冷媒流体の流量が内部を循環する閉回路、主圧縮機、冷却装置、蒸発器、及び請求項１から８の１つ又は複数に記載の調整装置を備え、
前記調節装置の前記レシプロ圧縮機は、その入口において前記蒸発器から出る前記第１の流量を有し、前記回転弁は、その入口において前記冷凍装置から出る前記流量を有し、前記回転弁の出口ラインは前記蒸発器に接続されている。
特に、この後者の実施形態では、前記閉回路内を循環する冷媒流体の流量は、冷媒流体の第１の流量及び冷媒流体の第２の流量と同一である。さらに、この実施形態には、膨張弁又は絞り弁がない。

【0025】

最後に、前記目的は、請求項１から８までの１つ又は複数に記載の調整装置を動作させる、以下のステップを含む方法によっても達成される。
ａ）前記レシプロ圧縮機の前記シリンダの前記少なくとも１つの第１のチャンバ内に第１の流量の冷媒流体が流入できるようにするステップと、
ｂ）前記レシプロ圧縮機の前記シリンダの前記少なくとも１つの第２のチャンバ内に第２流量の冷媒流体を流入させて、前記少なくとも１つの第１ピストンの移動を制御し、前記第１のチャンバ内に収容されている前記第１流量の冷媒流体を圧縮するステップと、
ｃ）前記ステップａ）中に前記第１の流量の冷媒流体を吸引するステップ中の前記少なくとも１つの第１のピストンの移動中に、前記第２の流量の冷媒流体を前記閉回路に再流入させるステップとを有し、
前記ステップｃ）は、
ｃ１）前記入口ライン（５１ａ）と前記回転弁（５１）との間の流体連通が行われる少なくとも１つの第１の円周方向位置（Ｐ１）になるように、前記第１の円周方向位置で前記回転弁（５１）を回転させ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）は、前記少なくとも１つの第１のチャンバ（１０）内に含まれる前記第１の流量の圧縮のために、前記少なくとも１つの第１通路（５２ａ）を通して、前記第２のチャンバ（２０）への前記第２の流量（Ｘ２）の流入が可能となるステップと、
ｃ２）前記回転弁を前記第２の円周方向位置（Ｐ２）へ回転させ、前記少なくとも１つの第２のチャンバ（２０）と前記回転弁（５１）の前記出口ライン（５１ｂ）との間の流体連通が、前記少なくとも１つの通路（５２ａ）を介して可能となり、前記少なくとも１つの第１のチャンバ（１０）内に前記冷媒流体を吸入するステップとを含む。

【0026】

この方法は、ステップとしてさらに、
ｄ）前記回転弁（５１）の前記第１の円周方向位置から前記第２の円周方向位置への切り替え速度を、前記回転弁に流入する前記冷媒流体の圧力に応じて、前記レシプロ圧縮機の前記第１のチャンバに流入する冷媒流体の圧力及び／又は温度に依存して、又は前記レシプロ圧縮機（２）の前記シリンダ（７）内で前記少なくとも１つの第１のピストンが到達する位置に依存して、調整するステップを含むことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施例による調整装置が設置された、冷凍装置の概略図である。

【図2A】本発明の第１の実施例の調整装置の縦断面図であって、少なくとも回転弁がその第１の角度位置にあるときの状態を示す図である。

【図2B】図２Ａと同じ実施例の調整装置の縦断面図であって、回転弁がその第２の角度位置にあるときの状態を示す図である。

【図3A】本発明の第２の実施例の調整装置の略縦断面図であって、少なくとも回転弁がその第１の角度位置にあるときの状態を示す図である。

【図3B】図３Ａと同じ実施例の調整装置の縦断面図であって、回転弁がその第２の角度位置にあるときの状態を示す図である。

【図4】本発明の実施例の調整装置が設置される、他の冷凍装置の概略図である。

【図5】本発明の実施例の調整装置が設置される、第３の冷凍装置の概略図である。

【図6】本発明の第３の実施例の調整装置の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の幾つか実施形態を、添付の図面を参照しながら、非限定的な例として説明する。
各図において、１は、本発明における調整装置の全体を示している。特に、図１は、調整装置１が設置される一般的な冷凍装置（冷凍システム）１００の構成例を示している。

【0029】

この冷凍装置１００は、特に、流量Ｐの冷媒流体が循環する閉回路Ｃと、主圧縮機１０１と、冷却装置１０２と、第１の流量Ｘ１の冷媒が流出する蒸発器１０３と、少なくとも１つの膨張弁１０４とを備えている。主圧縮機１０１は、オルターナティブタイプであるが、別の実施形態では、この主圧縮機１０１は、本発明の保護範囲から逸脱することなく、別のタイプであってもよい。閉回路Ｃはさらに、第２の流量Ｘ２の冷媒流体が流れる、１つのエコノマイザ分岐１０５を備えている。
このエコノマイザ分岐１０５は、前記閉回路の、冷却装置１０２と膨張弁１０４との間の区間と、蒸発器１０３と主圧縮機１０１との間の区間とを、流体的に接続する。このエコノマイザ分岐１０５は、既知の構成の熱交換器１０６及び膨張弁１０７を備えている。
冷媒流体の圧力は、このエコノマイザ分岐１０５に沿って、冷却装置１０２の出口における圧力よりも低下する。一方、蒸発器１０３から流出する冷媒液の圧力は、第２の流量Ｘ２の冷媒液の圧力よりも低い。二次エコノマイザ分岐１０５は、この二次エコノマイザ分岐１０５内へ流量Ｘ２の冷媒流体が流入するための入口マニホールド１０５ａと、主圧縮機１０１の上流側で閉回路Ｃに接続される出口マニホールド１０５ｂとを備えている。

【0030】

図２Ａに、冷凍装置１００の主圧縮機１０１に流入する冷媒流体の圧力及び温度を調整するための、調整装置１が示されている。

【0031】

本発明の第１の実施形態によれば、この調整装置１は、シリンダ７、ロッド８、及び、このロッド８と一体化されシリンダ７内で並進移動可能な第１のピストン９ａとを有する、レシプロ圧縮機２を備えている。
このシリンダ７は、第１のチャンバ１０を備えており、この第１のチャンバは、蒸発器１０３から来る第１の流量Ｘ１の冷媒流体を吸入するための第１のポート１１と、第１のチャンバ１０内で圧縮された冷媒の第１の流量Ｘ１を排出して冷凍装置１００の主圧縮機１０１に到達させるための第２のポート１２とを有している。シリンダ７は、さらに、第２のチャンバ２０を備えており、この第２のチャンバは、第１のピストン９ａによって第１のチャンバ１０とは流体的に分離されており、また、第３のポート２１を有しており、ここから、第２の流量Ｘ２の冷媒流体を第２のチャンバに流入させて第１のピストン９ａを移動させることにより第１チャンバ１０内の冷媒流体を圧縮する。
図４の冷凍装置１００'、及び図５の冷凍装置１００''の説明からも明らかなように、冷媒流体の第１の流量Ｘ１及び冷媒流体の第２の流量Ｘ２は、本発明の保護範囲から逸脱することなく、別個である、すなわち異なっていてもよく、あるいは同一であってもよい。

【0032】

この調整装置１は、さらに、ロッド８の作動を制御する制御手段５０を備えている。この制御手段５０は、冷媒流体の第２の流量Ｘ２を分流することにより、第１のピストン９ａの移動を制御して、第１のチャンバ１０内の第１の流量Ｘ１の冷媒流体を圧縮し、第１流量Ｘ１の冷媒流体を吸入するステップにおける第１のピストン９ａの移動中に、第２の流量Ｘ２の冷媒流体を閉回路Ｃに再流入させるように構成されている。
この制御手段５０は、第２の流量Ｘ２のための入口ライン５１ａ及び出口ライン５１ｂを備えた回転弁５１と、同じ回転弁５１を通る第１通路５２ａとを備えている。
さらに、この回転弁５１は、第１の円周方向位置Ｐ１と、第２の円周方向位置Ｐ２になるように、回転可能である。この第１の円周方向位置Ｐ１では、第２の流量Ｘ２を第２のチャンバ２０に流入させるために、第１通路５２ａを介して、回転弁５１への入口ライン５１ａと第２のチャンバ２０との間の流体連通が可能となり、同時に、第１のチャンバ１０内の第１流量Ｘ１の圧縮が可能となる。
また、第２の円周方向位置Ｐ２では、第２のチャンバ２０内の冷媒流体を吸引するために、第１通路５２ａを介して、第２のチャンバ２０と回転弁５１の出口ライン５１ｂとの間の流体連通が可能になる。

【0033】

上記構成によれば、回転弁５１の出口ライン５１ｂは、レシプロ圧縮機２の下流でかつ主圧縮機１０１の上流に接続されている。特に、出口ライン５１ｂは、二次エコノマイザ分岐１０５のマニホールド１０５ｂに接続されている。回転弁５１は断面が円形であり、この回転弁５１の本体内に第１通路５２ａが形成されている。実施例では、回転弁５１は、過渡状態における第２の流量Ｘ２の冷媒流体の圧力の起こり得る望ましくない増加／減少も制御するように、可変速度で回転することができる。
実際、レシプロ圧縮機２のピストン９ａの振動速度は、従って、そのピストンには依存せず、回転弁５１の回転速度、すなわちその回転周波数に依存する。しかしながら、回転弁５１の速度を変えること、従ってこの回転弁の第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２への切り替えの速度により、ピストン９ａの最大振動数を制御することもできる。従って、レシプロ圧縮機２のシリンダヘッドへの望ましくないノックを伴う、ピストン９ａの過剰ストロークの可能性を防止できる。

【0034】

図２Ｂは、回転弁５１が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動したときに、ピストン９ａが到達する位置を示している。レシプロ圧縮機２のポート１１、１２には、周知のように吸入弁１４と吐出弁１５がそれぞれ取り付けられている。
これらの弁１４、１５は、第１のチャンバ１０内に冷媒流体を吸入するステップと、この第１チャンバ１０内の冷媒流体を圧縮しその後吐出するステップとを周期的に行うように、ロッド８の移動に同期して開閉される。実際には、レシプロ圧縮機２の吸入ステップ中、すなわち回転弁５１がその第２の位置Ｐ２に位置しているとき、第１ポート１１は、第１のチャンバ１０内での第１流量Ｘ１の通過を許容する（従って、吸入弁１４は開く）が、第２ポート１２は、第１のチャンバ１０からの冷媒流体の排出を阻止する（従って、吐出弁１５は閉じている）。
このステップでは、第３ポート２１を介して、第２のチャンバ２０から第２の流量Ｘ２が排出される。

【0035】

吸入工程が完了し、ピストン９ａが最後端位置に到達すると、吸入弁１４が閉弁し、回転弁５１はその第１の円周方向位置Ｐ１の状態となり、第１のチャンバ１０内の流体を圧縮するために、第２のチャンバ２０にその流体の圧力よりも高い圧力の第２の流量Ｘ２が流入し始める。
ピストン９ａが一定ストローク移動した後、吐出弁１５が開き、リリーフライン２ｂに第１の流量Ｘ１が流れる。この時点で、吐出弁１５が閉じ、吸入弁１４が開き、回転弁５１が第２の位置Ｐ２に移動してサイクルが再び開始される。レシプロ圧縮機２の吸入ステップと圧縮ステップとの間の速度は、回転弁５１の切り替え速度によって明確に制御される。

【0036】

本明細書に記載の実施形態によれば、調整装置１は、回転弁５１の回転速度を調整し、この回転弁の第１の円周方向位置Ｐ１と第２の円周方向位置Ｐ２との間のスイッチング周波数を変更する調整手段５３を備えている。
これらの調整手段は、特に、回転弁５１の回転のためにこれと機械的に結合された電動モータ５５と、この電動モータの回転速度を調整するように構成されたインバータ５６と、このインバータ５６に機能的に接続された制御ユニット５７とを備えており、調整手段は、回転弁５１の回転速度と、この回転弁５１がとる第１円周方向位置Ｐ１と第２円周方向位置Ｐ２との間のスイッチング周波数の変化を調整するように、その動作を制御する。

【0037】

特に、図２Ａ及び図２Ｂでは、調整装置１は、回転弁５１への入口ライン５１ａに沿って配置された圧力センサ５８を備えている。この圧力センサ５８は、回転弁５１の回転速度が圧力センサによって測定された圧力に応じて変化するように、調整手段５３、特に制御ユニット５７に機能的に接続されている。

【0038】

この構成により、例えば二次エコノマイザ分岐１０５内を循環する第２の流量Ｘ２の流体の圧力を実質的に一定に保つように、回転弁５１の速度を変化させることができる。実際、回転弁５１の冷媒流体の入口ラインに沿った圧力が設定値に対して増加した場合、制御ユニット５７はインバータ５６によって回転弁５１（従って、この回転弁５１と一体化されている電動モータ５５）の回転速度を増加するように制御する。その結果、冷媒流体の第２の流量Ｘ２の圧力が低下する。
回転弁５１に流入する冷媒流体の圧力が所定の設定値に比べて低下しすぎると、制御ユニット５７はインバータ５６によって回転弁５１（従って、この回転弁５１と一体化されている電動モータ５５）の回転速度を低減するように制御する。その結果、冷媒流体の第２の流量Ｘ２の圧力が増加する。これにより、調整装置が設置されている冷凍装置１００において、決定された設定圧力を追求し、一定レベルの冷凍を達成することが可能になる。

【0039】

この場合の目的は、二次エコノマイザ１０５から流入する第２の流量Ｘ２の流体の圧力を（設定値で）一定に保つことにより、二重の利点があるからである。すなわち、一方では、冷凍サイクルのエネルギー効率の最大化が達成され、他方では、冷凍システム１００が不安定になるリスク、すなわち、冷媒流体の圧力及び温度が均衡値付近で振動するリスクが回避される。

【0040】

他の実施形態では、調整装置１は、レシプロ圧縮機２の吸入ライン２ａに沿って配置され、前述の制御ユニット５７に機能的に接続された、圧力センサ５９及び温度センサ６０を備えている。この実施形態では、回転弁５１の回転速度は、蒸発器１０３から来る冷媒流体の温度及び圧力条件によって制御される。実際には、冷凍システムは、蒸発器１０３の挙動が最適化されるように動作する。

【0041】

図３Ａ及び図３Ｂに示される本発明のさらなる実施形態によれば、レシプロ圧縮機２は、追加のピストン９ｂを備えている。この追加のピストン９ｂは、ピストン９ａの反対側の位置でロッド８と一体化され、シリンダ７内で並進移動することができる。
従って、このシリンダ７は、蒸発器１０３から来る冷媒流体の第１の流量Ｘ１を流入させるための追加の第１のポート１１ａと、追加の第２のポート１２ａを備えている。追加の第２のポート１２ａは、追加の第１のチャンバ１０ａ内で圧縮された冷媒流体の第１の流量Ｘ１を圧縮機１０１に到達するように排出させるものである。
シリンダ７は、追加のピストン９ｂによって追加の第１のチャンバ１０ａから流体的に分離された、第２のチャンバ２０ａをさらに備えている。この第２のチャンバ２０ａは、追加の第３のポート２１ａを備えている。この第３のポート２１ａは、追加のピストン９ｂを移動させて追加の第１のチャンバ１０ａ内の冷媒流体を圧縮するために、第２の流量Ｘ２の冷媒流体が流入するためのものである。

【0042】

回転弁５１には、第２の通路５２ｂが設けられている。この第２の通路５２ｂは、少なくともこの回転弁５１が第１の円周方向位置Ｐ１に位置するときに、追加の第２のチャンバ２０ａと、追加の第１のチャンバ１０ａ内の冷媒流体を吸引するための回転弁５１の出口ライン５１ｂとの間の、流体連通を可能とする。さらに、回転弁５１が第２の円周方向位置Ｐ２に位置するとき、第２の通路５２ｂを介して、回転弁５１の入口ライン５１ａと追加の第２のチャンバ２０ａとの間の流体連通が行われる。
その結果、第２の通路５２ｂを通って、追加の第２のチャンバ２０ａへの冷媒流体の第２流量Ｘ２の流入が可能になり、それにより、追加の第１チャンバ１０ａ内の第１流量の圧縮が可能になる。

【0043】

これにより、回転弁５１の第１の円周方向位置Ｐ１と第２の円周方向位置Ｐ２の両方において、レシプロ圧縮機２からの連続的な冷媒の流出が可能になる。すなわち、常に、レシプロ圧縮機２から出て冷凍装置１００の主圧縮機１０１に流入する、冷媒の第１の流量Ｘ１及び第２の流量Ｘ２が存在する。

【0044】

この実施形態の場合も、レシプロ圧縮機２の追加のポート１１ａ、１２ａには、周知の方法で、吸入弁１４ａ、吐出弁１５ａが装着されている。これらの弁１４ａ、１５ａは、冷媒流体を追加の第１のチャンバ１０ａ内に吸入するステップと、追加の第１のチャンバ１０ａに含まれるこの冷媒を圧縮しその後吐出するステップとを周期的に繰り返すように、ロッド８の移動に同期して開閉される。実際には、追加の第１のチャンバ１０ａ内のレシプロ圧縮機２の吸入ステップ中、すなわち、回転弁５１がその第１の円周方向位置Ｐ１にあるとき（この間、追加の第１のチャンバ１０内に存在する流体の圧縮が起こる）。
追加の第１ポート１１ａは、追加の第１のチャンバ１０ａ内へ第１流量Ｘ１が通過するために開かれ（従って、吸入弁１４ａが開かれる）、一方、追加の第２ポート１２ａは、追加の第１のチャンバ１０ａからの冷媒流体の排出を防止する。

【0045】

このステップでは、追加の第３ポート２１ａを通って、追加の第２のチャンバ２０ａからの第２流量Ｘ２の排出が起こる。

【0046】

従って、吸入ステップが完了し、ピストン９ｂが最後部位置に到達すると、追加の吸入弁１４ａが閉じた状態で（追加の吐出弁１５ａはまだ閉じたまま）、回転弁５１はその第２の位置Ｐ２に位置し、追加の第１のチャンバ１０ａ内の流体を圧縮するために、この流体の圧力よりも高い圧力の第２の流量Ｘ２が追加の第２のチャンバ２０ａに流入し始める。
ピストン９ｂが一定ストローク移動した後、吐出弁１５ａが開き、これにより、リリーフライン２ｂへ第１流量Ｘ１が流れる。この時点で、追加の吐出弁１５ａが閉じ、追加の吸入弁１４ａが開き、一方、回転弁５１はその第１の円周方向位置Ｐ１に移動することにより、サイクルを再開する。

【0047】

レシプロ圧縮機２の吸入ステップと圧縮ステップとの間の速度は、回転弁５１の切り替え速度によって明確に制御される。本実施形態では、２つの通路５２ａ、５２ｂが存在するため、回転弁５１が９０°回転する毎に、第１の円周方向位置Ｐ１から第２の円周方向位置Ｐ２に切り替わる。

【0048】

また、この実施形態では、回転弁５１は、電動モータ５５、インバータ５６、及び制御ユニット５７に接続されている。この制御ユニットは、回転弁５１の回転速度を調整し、第１の円周方向位置Ｐ１と第２の円周方向位置Ｐ２との間のスイッチング周波数を変更する。
さらに、第１の実施形態と同様に、この実施形態でも、調整装置１は、回転弁５１の入口ライン５１ａに沿って配置された圧力センサ５８を備えている。圧力センサ５８は、この圧力センサ５８によって検出された冷媒流体の圧力に応じて回転弁５１（従ってそれに機械的に接続された電動モータ５５）の速度を調整するような方法で、制御ユニット５７に機能的に接続されている。

【0049】

図６には、非常に単純化された方法ではあるが、第２の実施形態のものと非常に類似した、１つの調整装置１が示されている。この調整装置は、レシプロ圧縮機２の第１のピストン９ａ、従ってレシプロ圧縮機２の追加のピストン９ｂ（これらはロッド８に一体かつ強固に接続されている）の、シリンダ７に沿った位置を決定するための位置センサ６１を備える点で、第２の実施形態と異なる。この位置センサ６１は、第１のピストン９ａが到達する位置、従って追加のピストン９ｂが到達する位置を決定するためのものである。
特に、この位置センサ６１は近接センサを備えている。
ピストン９ａの位置は制御ユニット５７に継続的に送信され、回転弁５１の回転速度を制御するモータ５５（存在するが図示せず）が、シリンダ７内でのピストン９ａ及び９ｂの動きに関して、ピストン９ａ、９ｂ内の正しい位置を追求し、シリンダ７内で起こり得るピストン９ａ及び９ｂのノックを回避する。

【0050】

特に、制御ユニット５７は、ピストン９ａ（従って９ｂ）が最適に機能するために到達しなければならない位置を微調整することが可能である。実際、ピストン９ａがその行程において位置センサ６１が配置されている位置に到達した場合、制御ユニット５７は回転弁５１の回転速度の増加を制御して、回転速度の増加を制御する。それより、ピストン９ａのストロークが減少し、ある時点で、近接センサ６１がピストン９ａの存在を「感知」できなくなる。
この時点で、制御ユニット５７は、ピストン９ａのストロークを増加させて再び位置センサ６１の位置に到達させるために、回転弁５１の回転速度の減少を制御しなければならない。実際には、ある意味、位置センサ６１が配置されたシリンダ７に沿って、ピストンの位置が継続的に追跡される。

【0051】

その結果、ピストン９ａは一定の周波数で振動するのではなく、ストロークが最大となる周波数を平均値とする「若干変化する」周波数で振動することになる。この実施形態はまた、２つのピストン９ａ及び９ｂの代わりに、１つのピストン９ａだけが存在する上述の第１の実施形態でも、明らかに再現可能である。

【0052】

図４は、冷凍装置１００’の第２の実施例を示しており、調整装置１は、第１の実施形態、あるいは第２の実施形態で存在する。特に、この冷凍装置１００’は、冷媒流体の流量Ｐが循環する閉回路Ｃと、主圧縮機１０１と、冷却装置１０２と、第１の流量Ｘ１が流出する蒸発器１０３と、少なくとも１つの膨張弁１０４と、上述のタイプの少なくとも１つの調整装置１又は請求項１～８の１つ以上による調整装置１とを備えている。
主圧縮機１０１は往復式であるが、別の実施形態では、本発明の保護範囲から逸脱することなく、この主圧縮機１０１は別のタイプであってもよい。
閉回路Ｃはさらに、第２の流量Ｘ２の冷媒流体が流れるエコノマイザ分岐１０５を備えている。このエコノマイザ分岐１０５は、冷却装置１０２と膨張弁１０４との間に含まれる閉回路の区間と、蒸発器１０３と主圧縮機１０１との間に含まれる区間を流体的に接続する。
調整装置１のレシプロ圧縮機２には、その入口において、蒸発器１０３から出る第１の流量Ｘ１が流入する。

【0053】

回転弁５１（図４では概略的にのみ示されている）は、入口においてエコノマイザ分岐１０５に沿って循環する前述の第２の流量Ｘ２を有し、回転弁５１の前記出口ライン５１ｂは、レシプロ圧縮機２の下流で主圧縮機１０１の入口ライン５１ａに接続されている。エコノマイザ分岐１０５は、熱交換器１０６と、冷媒を収容するための分離タンク１０７（又は「フラッシュタンク」としても知られる）とを備えている。熱交換器１０６の下流には、ラインに沿って、冷媒が分離タンク１０７へ流入する前に、このタンクに入る冷媒流体の圧力を調整するための弁１２０がある。このエコノマイザ分岐１０５に沿った冷媒流体の圧力は、分離タンク１０７内に存在する圧力と同じであるが、冷却装置１０２の出口における圧力よりも低い。

【0054】

この冷凍装置１００’はまた、第２のエコノマイザ分岐１１０を備え、それに沿って追加の流量Ｘ３の冷媒流体が流れる。この第２のエコノマイザ分岐１１０は、既知の方法による、追加の膨張弁１１１及び熱交換器１１２を備えている。この追加のエコノマイザ分岐１１０は、エコノマイザ分岐１０５の入口と膨張弁１０４との間に含まれる閉回路Ｃの区間と、レシプロ圧縮機２と主圧縮機１０１との間に含まれる区間とを流体的に接続する。

【0055】

この実施形態では、調整装置１は、回転弁５１への入口ライン５１ａに沿って、従って、第２の流量Ｘ２が流れるエコノマイザ分岐１０５に沿って配置された、圧力センサ５８を備えている。
この圧力センサ５８は、制御ユニット５７に機能的に接続されている。これにより、回転弁５１の速度を変化させることができ、従って、レシプロ圧縮機２から出る流量の圧力も変化させることができる。
回転弁５１の出口ライン５１ｂは、レシプロ圧縮機２の下流側かつ主圧縮機１０１の上流側に接続されている。特に、出口ライン５１ｂは、追加のエコノマイザ分岐１１０の出口ラインの上流で、閉回路に接続されている。

【0056】

図５には、本発明による調整装置１が使用される追加の冷凍装置１００’'の実施例が示されている。この冷凍装置１００’'は、冷媒流体の流量Ｐが循環する閉回路Ｃと、主圧縮機１０１と、冷却装置１０２と、蒸発器１０３と、請求項１から８のうちの１つ以上に該当する上述のいずれかの実施形態による調整装置１とを備えている。
調整装置１のレシプロ圧縮機２は、その入口で蒸発器１０３から出る第１の流量Ｘ１を有する。回転弁５１は、その入口ライン５１ａで冷却装置１０２から出る第２の流量Ｘ２を有し、回転弁５１の出口ライン５１ｂは蒸発器１０３に接続されている。実際、この構成によれば、閉回路Ｃ内を循環する冷媒流量Ｐは、冷媒の第１の流量Ｘ１及び第２の流量Ｘ２の和と同一となる。
この冷凍装置１００”には膨張弁がないため、図４に示す装置のような弁によって実現される熱力学的条件は、（本発明の第２の実施形態を使用する場合）、第２のチャンバ２０及び／又は追加の第２のチャンバ２０’内で実現される。

【0057】

この実施形態では、調整装置１は、圧力センサ５９及び温度センサ６０を備えており、これらは、蒸発器１０３の下流でレシプロ圧縮機２の吸入ライン２ａに沿って配置され、制御ユニット５７に機能的に接続されている。

【0058】

この方法では、回転弁５１の切り替え速度の調整は、蒸発器１０３から出る流体の圧力及び温度パラメータに基づいてなされる。従って、冷凍装置１００”は、蒸発器１０３において可能な限り最高の性能を達成するように最適化される。本発明の第１の実施形態による調整装置１は、所定の方法に従って動作する。この方法は、本発明の第２の実施形態による調整装置１にも同様に使用できる。

【0059】

この方法は、調整装置１を操作するための、以下のステップを含んでいる。
ａ）レシプロ圧縮機２のシリンダ７の第１のチャンバ１０内へ、冷媒流体の第１の流量Ｘ１を流入させる。
ｂ）レシプロ圧縮機２のシリンダの第２のチャンバ２０内に第２の流量Ｘ２の冷媒流体を流入させて、第１ピストン９ａの移動を制御し、第１のチャンバ１０内に収容されている第１の流量Ｘ１の冷媒流体を圧縮する。
ｃ）前記ステップａ）の第１の流量の冷媒流体を吸入するステップにおける第１のピストン９ａの移動中に、第２の流量Ｘ２の冷媒流体を閉回路Ｃに再び流入させる。
ここで、前記ステップｃ）は、回転弁５１が、第１通路５２ａを通過できる少なくとも１つの第１の円周方向位置Ｐ１になるように、回転弁５１を第１の円周方向位置Ｐ１まで回転させるステップｃ１）と、回転弁５１を第２の円周方向位置Ｐ２まで回転させるステップｃ２）を含んでいる。
ステップｃ１）では、第２の流量Ｘ２の第２のチャンバ２０への吸入、及び第１のチャンバ１０内の第１の流量Ｘ１の圧縮のために、回転弁５１への入口ライン５１ａと第２のチャンバ２０との間の流体連通が、第１通路５２ａを介して、可能になる。
ステップｃ２）では、第１チャンバ１０内の冷媒流体を吸出するために、第２のチャンバ２０と回転弁５１の出口ライン５１ｂとの間の流体連通が、第１通路５２ａを介して、可能になる。

【0060】

さらに、この方法は、回転弁５１の第１の円周方向位置Ｐ１から第２の円周方向位置Ｐ２への切り替え速度を調整するステップｄ）を含んでいる。このステップでは、回転弁５１に流入する冷媒流体の圧力に応じて、又は、レシプロ圧縮機２の第１のチャンバ１０に流入する冷媒流体の圧力及び温度に応じて、又は、シリンダ７内でレシプロ圧縮機２の第１ピストン９ａが到達する位置に依存して、回転弁５１の切り替え速度を調整する。

【符号の説明】

【0061】

１ 調整装置
２ レシプロ圧縮機
２ａ レシプロ圧縮機２の入口ライン
２ｂ リリーフライン
７ シリンダ
８ ロッド
９ａ 第１のピストン
１０ 第１のチャンバ
１１ 第１のポート
１２ 第２のポート
１４ 吸入弁
１５ 吐出弁
２０ 第２のチャンバ
２１ 第３のポート
５０ 制御手段
５１ 回転弁
５１ａ 入口ライン
５１ｂ 出口ライン
５２ａ 第１の通路
５２ｂ 第２の通路
５３ 調整手段
５５ モータ
５６ インバータ
５７ 制御ユニット
５８ 圧力センサ
１００、１００'、１００'' 冷凍装置
１０１ 主圧縮機
１０２ 主圧縮機
１０３ 蒸発器
１０４ 膨張弁
１０５ エコノマイザ分岐
Ｃ 閉回路

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】