JP6228644B1 - 冷却回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットガスを利用することができる冷却回路を提供することにある。【解決手段】冷却回路によって冷媒を遮断可能に冷却装置も導入する第１回路部と、前記圧縮機から吐出された高温高圧ガスを遮断可能に冷却器に導入する第２回路部と、前記凝縮器から吐出された高圧の液冷媒を遮断可能に冷却器に導入する第３回路部とを有しており、制御装置は、第１回路部により冷却された冷媒を冷却器に導入すると共に、前記第２回路部と第３回路部とを遮断する冷却モードと、前記第１回路部を遮断すると共に、予め定めた所定の温度条件に応じて前記第２回路部または第３回路部のいずれか一方を選択して冷却器に導入する温度制御モードとを有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、温度サイクル試験などに用いられる冷却回路に設けられて、エバポレーターなどの冷却器にホットガスを導入して低温室の温度制御を図ることができる経済性に優れた冷却回路の改良に関するものである。

従来、図４に示すように、冷却回路２１は、圧縮機２２と、凝縮器２３と、減圧装置２４と、低温室２５Ａ内の冷却器２５とを有しており、冷媒を循環させて低温室２５Ａを冷却している。
前記低温室２５Ａ内には、低温室ヒーター２６を設けており、これも同時に発熱させながら温度バランスを図っている。
また、例えば、特開２０００−２４９４５５号の食品冷却庫では、庫内に食品が投入された後に、食品温度センサーの検出温度が設定温度に到達し、かつ前記冷媒温度センサーで検出された冷媒温度が前記設定温度以下の時、前記冷却器の温度を前記設定温度近くまで上昇させる手段を備え、該手段が前記圧縮機からのホットガスを前記冷却器に導く手段であることが開示されている。
しかし、凝縮器出口からの高圧液体のホットガスは利用されなかった。
また、特開２００１−２１２４１号の冷却システムでは、蒸発器に除霜用ホットガスを供給するホットガス除霜手段と、除霜運転時に蒸発器への冷媒の供給を停止するオフサイクル除霜手段と、所定条件下で前記２つの手段のうちのいずれか一方を選択して実行する手段とを備え、前記蒸発器の位置する庫内の設定温度が所定温度以下であり、蒸発器のコイル温度が氷点温度以上の時、オフサイクル除霜手段を選択し、蒸発器のコイル温度が氷点温度以下の時、ホットガス除霜手段を選択することを特徴とする冷却システムが開示されている。
上記構成では、ホットガスは、除霜を目的としてしか使用されなかった。

特開２０００−２４９４５５号公報 特開２００１−２１２４１号公報

この発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、冷却回路の圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒または凝縮器から吐出される高圧液冷媒を冷却回路から分岐して、減圧装置を通さずにエバポレーターなどの冷却器に導入して、低温室の温度上昇等の制御を図ることができるようにした冷却回路を提供することにある。

本発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、低温室内の冷却器とを有する冷却回路において、
前記冷却回路によって減圧装置から吐出した冷媒を冷却器に導入する第１回路部と、前記圧縮機から吐出された高温高圧ガスの冷媒を凝縮器と減圧装置に通さずに冷却器に導入する第２回路部と、前記凝縮器から吐出された高圧の液冷媒を減圧装置に通さずに冷却器に導入する第３回路部とを有しており、
制御装置は、前記第１回路部により冷却された冷媒を冷却器に導入すると共に、前記第２回路部と第３回路部とを遮断する冷却モードと、前記第１回路部を遮断すると共に、予め定めた所定の温度条件に応じて前記第２回路部または第３回路部のいずれか一方を選択して開き他方を遮断して前記冷媒を冷却器に導入する温度制御モードとを有することを特徴とする。

本発明の冷却回路では、通常の冷却サイクルからなる冷却モードに加えて、温度制御モードでは圧縮機から吐出された高温高圧ガスまたは減圧装置から吐出された中温度で高圧の液体からなる冷媒を択一的に冷却器に供給することで温度を上昇させることができ、従来のようなヒーターを用いての温度上昇が不要となるので経済的であり、また冷却器の強固な霜付を防ぐことができる。
また、冷却器内には高温高圧のガス又は液媒体を流すのでオイル戻りが良<なる。
また、霜付がないので効率が上がり冷却器や圧縮機の小型化が可能になる。
更に、霜付がないので長期間連続運転が可能になり、霜取りが不要になる。
また、温度サイクル試験において、試験時間の短縮が可能になる。
温度調整用のヒーターが不要になり、必要な場合には、補助的に霜取り専用の小容量の霜取りヒーターを取り付ければよい。
また、簡単な構成であるので、衝撃試験などの環境試験器に限らず冷却器を搭載した冷却回路を有する製品に広く応用が可能になり、省エネを実現できる。

第１回路を使用する冷却回路の回路図である。 第２回路を使用する冷却回路の回路図である。 第３回路を使用する冷却回路の回路図である。 従来の冷却回路を示す回路図である。

以下に、この発明の冷却回路に高温高圧のガス冷媒または高圧の液冷媒を供給する回路を設けた好適実施例を示す。

図１は、圧縮機２と、凝縮器３と、減圧装置の一例としての電子膨張弁４と、低温室５Ａ内の冷却器の一例としてのエバポレーター５とを有する冷却回路１の概要を示す模式図であり、本実施例では温度サイクル試験を行う環境試験器に用いる冷却回路に適用した。
即ち、この冷却回路１では、圧縮機２で冷媒ガスを加圧して８０〜９０℃程度の高温高圧ガスとし、該高温高圧ガスを凝縮器３で熱交換して熱を逃がし、３０〜４０℃程度の中温度で高圧の冷媒液に凝縮液化する。

液化した高圧の冷媒液は電子膨張弁４で減圧され低圧の冷却された冷媒液となり、エバポレーター５で前記低圧の冷媒液が蒸発して空気と熱交換し、低圧の冷媒ガスとなって圧縮機２へ戻るサイクルとなっている。
本実施例では、前記低温室５Ａ内には補助的に霜取りヒーター６が設けられている。
また、前記凝縮器３と電子膨張弁４との間には第１開閉弁としての第１電磁弁１１が設けられて第１回路部Ｃ１を形成している。

この冷却回路１には、ホットガスによる温度制御用に第２回路部Ｃ２（ガスライン）および第３回路部Ｃ３（液ライン）とが接続されている（図１〜図３参照）。
即ち、第２回路部Ｃ２は、圧縮機２と凝縮器３との間で分岐し、第２開閉弁の一例としての第２電磁弁１２を介して流量調整弁の一例として示すパルス電動弁１４が設けられている。
該パルス電動弁１４は、電子膨張弁４を経由せずにエバポレーター５に接続されている。

同様に、第３回路部Ｃ３は、前記凝縮器３と電子膨張弁４との間、本実施例では凝縮器３と第１電磁弁１１との間で分岐し、第３開閉弁の一例としての第３電磁弁１３を介して前記パルス電動弁１４に接続されている。

上記回路構成からなっているので、冷却回路１のコントローラに設けられたバルブ制御部１０では、環境試験器で設定された運転試験条件により、図示省略の温度センサーなどの測定値を基に前記第１回路部Ｃ１、第２回路部Ｃ２、または第３回路部Ｃ３を自動選択して温度制御を行っている。

即ち、バルブ制御部１０では、冷却モードと温度制御モードとを有しており、設定された運転試験条件（温度サイクル試験など）に基づいて、バルブ制御部１０に接続された各部センサー群からの検出データを比較しながら、第１から第３電磁弁１１〜１３、パルス電動弁１４の開閉制御を行う。

低温室５Ａを所定温度まで冷却する冷却モードの場合には、図１で示すように、前記第１電磁弁１１を開き、第２電磁弁１２および第３電磁弁１３を閉じて、冷媒を圧縮機２、凝縮器３、電子膨張弁４に順次通してエバポレーター５に供給する通常の冷却サイクルにより低温室５Ａを冷却する。

次に、低温室５Ａの温度を上昇させる温度制御モードの場合には、図２、図３の実線で示すように、電子膨張弁４への冷媒の供給を遮断する。
即ち、第１電磁弁１１を閉じる。
同時に、上昇させる温度に対応して、第２電磁弁１２、または第３開閉弁１３のいずれか一方を択一的に開き、他方を閉じる。

即ち、第２電磁弁１２が開状態になると、第１電磁弁１１と第３電磁弁１３とは閉状態となり、圧縮機２から吐出された８０〜９０℃程度の高温高圧ガスの冷媒は凝縮器３に入らず、パルス電動弁１４を介して、直接にエバポレーター５に供給される（図２参照）。

また、第３電磁弁１３が開状態になると、第１電磁弁１１と第２電磁弁１２とは閉状態となり、凝縮器３から吐出された３０〜４０℃程度の高圧液媒体は電子膨張弁４は通らず、パルス電動弁１４を介して、直接にエバポレーター５に供給される（図３参照）。

これによって、バルブ制御部１０によって、温度サイクル試験などで予め設定された間隔で低温から温度上昇させるために、前記高温高圧のガス冷媒または高圧の液冷媒のいずれを使用するかを判定し、第２回路部Ｃ２または第３回路部Ｃ３を使用することで、効率よく温度を所定温度に上昇させることができる。

この温度上昇等の制御に際しては、オペレータによる設定温度に対して、低温室の現在温度との温度差や、試料の負荷変動などを各部センサー群が検出したデータを基に、前記バブル制御部１０が自動的に判断して、前記第２回路部Ｃ２の使用か第３回路部Ｃ３の使用かを選択し、また前記制御部１０からの出力信号でパルス電動弁１４を制御し、最適開度で流量調整を行う。

本実施例では、補助的に霜取りヒーター６を併用している。
この霜取りヒーター６は、温度サイクル試験などの温度制御用のヒーターとしては用いないので、通常はＯＦＦのままとなっている。
そして、霜取り用として使用する場合だけに霜取りヒーター６を通電するので、小容量のヒーターで、電気の使用量も可及的に抑えることができる。

なお、パルス電動弁１４とエバポレーター５との間の回路にはフレキシブル管１５が設けられることが好ましい。
これは、通常の第１回路部Ｃ１では減圧された冷媒が通過する回路に、パルス電動弁１４からの回路が接続されるので、上記接続個所からエバポレーター５までの回路には高圧のガスまたは液体の冷媒が通ることになり、振動による金属疲労の防止を図っている。

同様に電子膨張弁４とエバポレーター５との間で、パルス電動弁１４の回路の接続位置と電子膨張弁４との間には、逆止弁１６を設けて、高圧のガスや液体が逆流しないようにすることが好ましい。
即ち、逆止弁１６は、前記第２電磁弁１２または第３電磁弁１３が開いて高温高圧のガス冷媒や高圧の液冷媒が流れる際に、電子膨張弁４への逆流を防止して電子膨張弁４の破損を防止するためである。

なお、前記バルブ制御部１０は、第１電磁弁１１を選択している場合は、温度調節計が低温ヒーターＰＩＤ制御出力となり、第２電磁弁１２または第３電磁弁１３を選択した場合にはホットガスＰＩＤ制御出力に切り替えて制御する。

上記構成からなるので、従来型（図４参照）では、圧縮機は連続運転になるため低温室ヒーターも同時に発熱させながら温度バランスをとり、設定温度を維持させる必要があったが、本実施例では、圧縮機２は冷却時は連続運転になるが、温度上昇等の制御時には低温室ヒーターの替わりに前記高温高圧のガス冷媒か高圧の液冷媒のいずれかを冷却器内に直接流して温度バランスをとり温度サイクル試験などの設定温度を維持させている。

このように本実施例では、減圧装置（電子膨張弁４）と流量調整弁（パルス電動弁１４）とが同期して同時に作動することはない。
そして霜取りヒーター６に通電するのは霜取り時のみとなり、前記従来構造よりも電力消費を抑えることができる。

この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、第１から第３の開閉弁の全部または一部は、電磁弁または電動弁からなるものでもよい。
また、流量調整弁はパルス電動弁に限らず流量を調整できるバルブであればよい。
また、第２開閉弁と第３開閉弁とを１つの流量調整弁に直列に接続したが、流量調整弁は省略し、前記第２、第３開閉弁を流量調整弁として冷却器に並列に接続してもよい。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

１ 冷却回路
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 電子膨張弁（減圧装置）
５ エバポレーター（冷却器）
６ 霜取りヒーター
１０ バルブ制御装置
１１ 第１電磁弁（第１開閉弁）
１２ 第２電磁弁（第２開閉弁）
１３ 第３電磁弁（第３開閉弁）
１４ パルス電動弁（流量調整弁）
１５ フレキシブル管
１６ 逆止弁
１７ ドライヤ
Ｃ１ 第１回路部
Ｃ２ 第２回路部
Ｃ３ 第３回路部

Claims (6)

1. 圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、低温室内の冷却器とを有する冷却回路において、
   前記冷却回路によって凝縮器から吐出した冷媒を減圧装置に導入する第１回路部と、前記圧縮機から吐出された高温高圧ガスの冷媒を前記凝縮器と前記減圧装置に通さずに前記冷却器に導入する第２回路部と、前記凝縮器から吐出された高圧の液冷媒を前記減圧装置に通さずに前記冷却器に導入する第３回路部とを有しており、
   制御装置は、前記第１回路部により冷却された冷媒を前記冷却器に導入すると共に、前記第２回路部と前記第３回路部とを遮断する冷却モードと、前記第１回路部を遮断すると共に、予め定めた所定の温度条件に応じて前記第２回路部または前記第３回路部のいずれか一方を選択して開き他方を遮断して前記冷媒を前記冷却器に導入する温度制御モードとを有することを特徴とする冷却回路。
2. 第１回路部が、冷却回路の凝縮器と減圧装置を結ぶ回路部であって、前記凝縮器と前記減圧装置の間に冷媒を通す第１開閉弁を有しており、
   第２回路部が、圧縮機と前記凝縮器の間で分岐し前記減圧装置を介することなく冷却器との間に設けられた流量調整弁に接続される回路部であって、前記圧縮機と前記流量調整弁の間に前記圧縮機から吐出された高温高圧ガスの冷媒を通す第２開閉弁を有しており、
   第３回路部が、前記凝縮器と前記第１開閉弁の間で分岐し前記流量調整弁に接続される回路部であって、前記凝縮器と前記流量調整弁の間で前記凝縮器から吐出された高圧液体の冷媒を通す第３開閉弁を有しており、
   前記第２回路部と前記第３回路部とは、前記冷却器に接続される前記流量調整弁に接続されており、
   制御装置の冷却モードでは、低温室の冷却を行う場合には前記第１開閉弁を開くと共に前記第２開閉弁および前記第３開閉弁を閉じて冷却を行い、温度制御モードでは、前記第１開閉弁を閉じると共に温度条件に応じて、前記第２開閉弁または前記第３開閉弁のいずれかを一方を開いてガスまたは液体の冷媒を前記冷却器に導入しうることを特徴とする冷却回路。
3. 流量調整弁と冷却器との間の回路の一部または全部にフレキシブル管が用いられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却回路。
4. 減圧装置と冷却器との間に逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の冷却回路。
5. 第１から第３の開閉弁の全部または一部が、電磁弁または電動弁からなっており、流量調整弁がパルス電動弁からなっていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の冷却回路。
6. 低温室に、補助的に低温室内の霜取り用のヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却回路。

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