JPH0268459A

JPH0268459A - ２段圧縮冷凍機

Info

Publication number: JPH0268459A
Application number: JP21983688A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kataoka; 片岡　裕司; Koji Hara; 原　孝司; Masao Ochi; 越智　昌夫
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は蒸発器での過熱度をデジタルにて制御するこ
とののできる２段圧縮冷凍機に関するものである。

（従来の技術）従来の２段圧縮冷凍機は、第４図に示すように高段圧縮
機１で加圧した冷媒蒸気を凝縮器２で液化してから分流
し、この分流した冷媒の一方を第■の温度作動式膨張弁
３で減圧してから中間冷却器４に送ると共に、分流した
冷媒の他方をそのまま中間冷却器４に送り、第１の温度
作動式膨張弁３で減圧され分流した冷媒の一方によって
、分流した冷媒の他方を中間冷却器４で冷却してから第
２の温度作動式膨張弁５に送り、そこで減圧してから蒸
発器６で蒸発させ、蒸発した冷媒蒸気を低段圧縮機７で
加圧してから中間冷却器４に送り、中間冷却器４で第１
の温度作動式膨張弁３で減圧され分流した冷媒の一方と
混合してから高段圧縮機１に送り、そこで冷媒蒸気を再
び加圧している。

低段圧縮機７で加圧された冷媒蒸気と、第１の温度作動
式膨張弁３で減圧され分流した冷媒の一方とを混合して
から高段圧縮機１に送りだす中間冷却器４の出口には感
温筒８が設けられ、その感温筒８はキャピラリーチュー
ブ９を介して第１の温度作動式膨張弁３につながれてい
る。また蒸発器６の出口にも感温筒１０が設けられ、そ
の感温筒もキャピラリーチューブ１１を介して第２の温
度作動式膨張弁５にそれぞれつながれている。第１及び
第２の温度作動式膨張弁３．５は共に第５図に示すよう
に感温筒８．１０に封入されている冷媒の圧力をキャピ
ラリーチューブ９．１１を介して作用させるダイヤフラ
ム１２と、このタイヤフラム１２と弁棒１６を介して連
動する弁体１３と、この弁体１３を弾圧するスプリング
１４と、弁体１３を着座させる弁座をもった弁箱１５と
を備えている。

したがって、蒸発器６の入口温度と出口温度との差、即
ち過熱度を一定に制御するために、従来の２段圧縮冷凍
機における第１及び第２の温度作動式膨張弁３．５の作
動は、感温筒８．１０における温度がそれぞれ」１昇す
ると、感温筒８．１０に封入されている冷媒が膨張して
、その圧力がキャピラリーチューブ９．１０を通ってタ
イヤフラＪ＼１２に伝わり、ダイヤフラム１２を押し下
げることによって弁を開き、多くの冷媒を流して、温度
を下げるようにしている。反対に、感温筒８．１０にお
ける温度が下降すると、感温筒８．１０に封入されてい
る冷媒が収縮し、スプリンタ１４の力と冷媒の内部圧力
によってダイヤフラム１２を押し上げて弁を閉じ、冷媒
の流量を減らして、温度を上げるようにしている。そし
て、このような第１及び第２の温度作動式膨張弁３．５
の作動によって、蒸発器６の出口における冷媒の過熱度
を一定に制御している。

（発明が解決しようとする課題）従来の２段圧縮冷凍機は、上記のように温度作動式膨張
弁の作動によって、蒸発器の出口における冷媒の過熱度
を一定に制御するようにしているが、この温度作動式膨
張弁は感温筒に封入された冷媒の膨張又は収縮等によっ
て作動するため、作動に時間的遅れが生じたり、あるい
は比例動作の制御ができても、比例士積分士微分動作の
制御等の高度な制御ができず、しかも弁の開閉範囲が小
さくて、凍結真空乾燥装置のような負荷変動の大きいも
のに対しては、数種類の膨張弁を負荷の変動に応じて切
り換えながら使用しなければならない不都合が生じる等
の問題をもっていた。

この発明は従来の問題を解決して、作動に時間的遅れが
生じることもなく、比例士積分士微分動作の制御等の高
度な制御により、蒸発器の出口における冷媒の過熱度の
制御を迅速かつ正確に行うと共に、凍結真空乾燥装置の
ような負荷変動の大きいものに対しても、冷媒の過熱度
を容易に行うことのできる２段圧縮冷凍機を提供するこ
とを目的としている。

（課題を解決するための手段）」１記目的を達成するために、この発明は、上記構成を
した従来の２段圧縮冷凍機において、キャピラリーチュ
ーブを介して感温筒をつないだ温度作動式膨張弁を使用
する代わりに、温度作動式膨張弁のあった位置に別の第
１又は第２の膨張弁をそれぞれ設け、そして第１の膨張
弁で減圧され分流した冷媒の一方の入る中間冷却器の入
口に中間冷却器入口温度測定用測温センサを設け、低段
圧縮機で加圧された冷媒蒸気と第１の膨張弁で減圧され
た分流した冷媒の一方とを混合してから高段圧縮機に送
りだす中間冷却器の出口に中間冷却器出口温度測定用測
温センサを設け、これら測温センサからの信号を入力し
、これを演算してから出力の信号を第１の膨張弁に送る
第１の制御装置を備えると共に、蒸発器の入口に蒸発器
入口温度測定用測温センサを設け、蒸発器の出口に蒸発
器出口温度測定用測温センサを設け、これら測温センサ
からの信号を入力し、これを演算してから出力の信号を
第２の膨張弁に送る第２の制御装置を備えたことを特徴
とするものである。

（作用）この発明は、中間冷却器の入口及び出口の測温センサか
らの信号を第１の制御装置に入力し、そこで演算してか
ら出力の信号を第１の膨張弁に送り、第１の膨張弁を作
動させることによって、第］の膨張弁を開閉動作させて
いる。また、蒸発器の入口及び出口の測温センサからの
信号を第２の制御装置に入力し、そこで演算してから出
力の信号を第２の膨張弁に送り、第２の膨張弁を作動さ
せることによって、第２の膨張弁を開閉動作させている
。

（実施例）以下、この発明の実施例について図面を参照しなから説
明する。

第１図はこの発明の実施例の構成を示す説明図で、同図
において、高段圧縮機１で加圧した冷媒蒸気を凝縮器２
で液化してから分流し、この分流した冷媒の−・方を第
１の膨張弁２１で減圧してから中間冷却器４に送り、分
流した冷媒の他方をそのまま中間冷却器４に送っている
。中間冷却器４では、第１の膨張弁２１で減圧された分
流した冷媒の一方によって、分流した冷媒の他方を冷却
している。中間冷却器４で冷却され分流した冷媒の他方
は第２の膨張弁２２に送られ、そこで減圧されてから蒸
発器６で蒸発している。蒸発器６で蒸発した冷媒蒸気は
、低段圧縮機７で加圧されてから中間冷却器４に送られ
、そこで第１の膨張弁２】で減圧され分流した冷媒の一
方と混合し、そして高段圧縮機１に送られている。高段
圧縮機１では冷媒蒸気を再び加圧している。第１の膨張
弁２１で減圧され分流した冷媒の一方の入る中間冷却器
４の入口には中間冷却器入口温度測定用測温センサ２３
が設けられ、低段圧縮機７で加圧された冷媒蒸気と、第
１の膨張弁２１で減圧され分流した冷媒の一方とを混合
してから高段圧縮機ｌに送りだす中間冷却器４の出口に
は中間冷却器出口温度測定用測温センサ２４が設けられ
ている。測温センサ２３．２４からの信号は第１の制御
装置２５に送られ、そこで演算してから出力の信号を第
１の膨張弁２１に送り、第１の膨張弁２１の開閉動作を
行わせている。

また、蒸発器６の入口には蒸発器入口温度測定用測温セ
ンサ２６が設けられ、蒸発器６の出口には蒸発器出口温
度測定用測温センサ２７が設けられている。測温センサ
２６．２７からの信号は第２の制御装置２８に送られ、
そこで演算してから出力の信号を第２の膨張弁２２に送
り、第２の膨張弁２２の開閉動作を行わせている。

なお、第１及び第２の膨張弁２１．２２は第２図に示す
ように駆動モータ２９で弁棒３０を回転させて、弁棒ネ
ジ部３０ａにより弁棒３０を上下させ、絞り、部３１の
冷媒通過面積を変化させて、冷媒の通過流量を調節する
ものである。

次に、第３図はこの発明の実施例を応用した凍結真空乾
燥装置の系統図である。同図において、４１は乾燥槽、
４２はコール１〜トラップ、４３はブラインヒーター、
４４はブライン冷却器、４５はブラインポンプ、４６及
び４７は真空ポンプである。

（発明の効果）この発明は、第１の制御装置の出力の信号によって第１
の膨張弁を作動させ、第２の制御装置の出力の信号によ
って第２の膨張弁を作動させるようにしているので、作
動に時間的遅れが生じることもなく、比例十積分十微分
動作の制御等の高度な制御ができ、蒸発器の出口におけ
る冷媒の過熱度の制御を迅速かつ正確に行うと共に、凍
結真空乾燥装置のような負荷変動の大きいものに対して
も、膨張弁を負荷の変動に応じて切り換えて使用するこ
ともなく、冷媒の過熱度の制御を容易に行うことができ
るようになる。更に、冷媒の過熱度の制御を適切に行う
ことにより、下記の効果も得られるようになる。

■液バックをより完全に防止することができる。

■各圧縮機の吐出温度を余り上昇させな（なり、各圧縮
機の寿命を長くする。

■各圧縮機の電気使用量を増加させない。

■冷凍能力を減少させない。

■蒸発器における熱交換をよ（する。

■第１の制御装置の出力の信号によって作動する第１の
膨張弁の存在により、第２の膨張弁の制御が容易になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成を示す説明図、第２図
はこの発明の実施例に用いる第１及び第２の膨張弁の断
面図、第３図はこの発明の実施例を応用した凍結真空乾
燥装置の系統図である。第４図は従来の２段圧縮冷凍機
の構成をしめず説明図、第５図は従来の２段圧縮冷凍機
に用いられる温度作動式膨張弁の断面図である。図中、１・・・高段圧縮機２・・・凝縮器３・・・第１の温度作動式膨張弁４　・　・　・５　・　・　・６　・　・　・７　・　・　・８　・　・　・９　・　・　・１０・　・　・］１・　・　・１２・　・　・１３・　・　・１４・　・　・１５・　・　・１６・　・　・２１・　・　・２２・　・　・２３・　・　・２４・　・　・２５・　・　・２６・　・　・２７・　・　・中間冷却器第２の温度作動式膨張弁蒸発器低段圧縮機感温筒キャピラリーチューブ感温筒キャピラリーチューブダイヤフラム弁体スプリング弁箱弁棒第１の膨張弁第２の膨張弁中間冷却器入ロ温度測定用測温センサ中間冷却器出ロ温度測定用測温センサ第１の制御装置蒸発器入口温度測定用測温センサ蒸発器出口温度測定用測温センサ２８・・・第１の制御装置２９・・・駆動モータ３０・・・弁棒３０ａ　・・弁棒ネジ部３１・・・絞り部４１・・・乾燥槽４２・・・コールドトラップ４３・・・ブラインヒーター４４・・・ブライン冷却器４５・・・ブラインポンプ４６・・・真空ポンプ４７・・・真空ポンプなお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示している
。特許出願人　日本真空技術株式会社第５図

Claims

【特許請求の範囲】

高段圧縮機で加圧した冷媒蒸気を凝縮器で液化してから
分流し、この分流した冷媒の一方を第１の膨張弁で減圧
してから中間冷却器に送ると共に、分流した冷媒の他方
をそのまま中間冷却器に送り、第１の膨張弁で減圧され
分流した冷媒の一方によって、分流した冷媒の他方を中
間冷却器で冷却してから第２の膨張弁に送り、そこで減
圧してから蒸発器で蒸発させ、蒸発した冷媒蒸気を低段
圧縮機で加圧してから中間冷却器に送り、中間冷却器で
第１の膨張弁で減圧され分流した冷媒の一方と混合して
から高段圧縮機に送り、そこで冷媒蒸気を再び加圧する
２段圧縮冷凍機において、第１の膨張弁で減圧され分流
した冷媒の一方の入る中間冷却器の入口に中間冷却器入
口温度測定用測温センサを設け、低段圧縮機で加圧され
た冷媒蒸気と第１の膨張弁で減圧され分流した冷媒の一
方とを混合してから高段圧縮機に送りだす中間冷却器の
出口に中間冷却器出口温度測定用測温センサを設け、こ
れら測温センサからの信号を入力し、そして演算してか
ら出力の信号を第１の膨張弁に送る第１の制御装置を備
えると共に、蒸発器の入口に蒸発器入口温度測定用測温
センサを設け、蒸発器の出口に蒸発器出口温度測定用測
温センサを設け、これら測温センサからの信号を入力し
、そして演算してから出力の信号を第２の膨張弁に送る
第２の制御装置を備えたことを特徴とする２段圧縮冷凍
機。