JPH0463302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被冷却物の温度を一定の範囲に制御す
る冷凍機の温度制御装置に関する。

〔従来技術及びその問題点〕 一般に、冷凍機はコンプレツサ、凝縮器、キヤ
ピラチチユーブ、熱交換器、アキユムレータによ
つて冷凍サイクルを構成し、当該熱交換器によつ
て被冷却物を冷却する。また、被冷却物の温度を
一定範囲に制御するため、被冷却物の温度が下限
値になつた場合にはコンプレツサを停止し、他
方、温度が上限値に達した場合にはコンプレツサ
を運転させて温度制御を行つている。

ところで、コンプレツサを運転又は停止させて
温度制御を行う場合には次の点に注意する必要が
ある。つまり、運転又は停止の切換間隔におい
て、特に停止時間が短くなつた場合、コンプレツ
サの吐出側と吸入側の圧力が平衡しない状態でコ
ンプレツサの運転が再開されるため、コンプレツ
サの駆動用モータが過負荷となつてモータが過熱
又は焼損する問題がある。

このため、従来は実公昭57−1270号公報によつ
て開示されるように、コンプレツサが停止すると
タイマ回路によつて一定時間停止状態を保持した
後に運転を再開するようにしていた。

しかし、このような従来の制御では負荷熱量の
変動に速やかに対応できないとともに、正確で高
精度の温度制御ができない問題があり、このた
め、冷凍機の用途が限られ、しかも、負荷変動が
大きい場合等には使用できない不具合があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した従来技術に存在する問題点を
解決した冷凍機における温度制御装置の提供を目
的とするもので、以下に示す温度制御装置１によ
つて達成される。

即ち、本発明に係る冷凍機の温度制御装置１は
冷凍サイクルＣ中のコンプレツサ２を運転状態又
は停止状態に切換制御して被冷却物Ｓの温度を一
定範囲に制御する第一制御手段３と、冷凍サイク
ルＣ中のホツトガスバイパス路４を開状態又は閉
状態に切換制御して被冷却物Ｓの温度を一定範囲
に制御する第二制御手段５と、上記コンプレツサ
２が停止してから運転するまでの時間が予め設定
した第一設定時間Ｔ１以下になつたときに第二制
御手段５に切換え、かつ上記ホツトガスバスパイ
路４の開いている時間が予め設定した第二設定時
間Ｔ２以上になつたときに第一制御手段３へ切換
える制御切換手段６を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

次に、本発明の作用について説明する。

まず、第一制御手段３によつて温度制御が行わ
れている場合、被冷却物Ｓの温度はコンプレツサ
２を運転状態又は停止状態にそれぞれ切換制御し
て一定範囲に制御される。一方、制御切換手段６
ではコンプレツサ２が停止してから運転するまで
の時間を監視し、予め設定した第一設定時間Ｔ１
以下になつた場合には当該第一制御手段３から第
二制御手段５による制御へ切換える。

第二制御手段５ではコンプレツサ２の運転を継
続しつつ、ホツトガスバイパス路４を開状態又は
閉状態に切換制御して被冷却物Ｓの温度を一定範
囲に制御する。また、制御切換手段６はバイパス
路４の開いている時間を監視し、予め設定した第
二設定時間Ｔ２以上になつたら再び第一制御手段
３へ切換える。なお、上記第一設定時間Ｔ１は少
なくともコンプレツサ２の吐出側と吸入側の圧力
が平衡するまでに要する時間が設定されるととも
に、上記第二設定時間Ｔ２は第一制御手段３での
コンプレツサ２が停止してから運転するまでの時
間が少なくとも上記第一設定時間Ｔ１を超えるこ
とができる時間に設定される。

よつて、コンプレツサ２の停止時間は常に第一
設定時間Ｔ１を超える時間となり、コンプレツサ
２は最良の状態で運転されるとともに、負荷変動
等に対しても速やかに対応できる。

〔実施例〕 以下には本発明に係る好適な実施例を図面に基
づき詳細に説明する。第１図は本発明に係る温度
制御装置を含む冷凍機のブロツク回路図、第２図
は同装置による制御方法を示すフローチヤート
図、第３図は同装置によつて制御される温度変化
のタイムチヤート図、第４図は同装置の一例を具
体的に示す電気的回路図、第５図は第４図に示す
回路における各部のタイムチヤート図である。

まず、第１図を参照して本発明に係る温度制御
装置を含む冷凍機の構成について説明する。

１０は冷凍機であり、前記コンプレツサ２、凝
縮器１１、キヤビラリチユーブ１２、熱交換器
（蒸発器）１３、アキユムレータ１４をループ接
続し、フロン等の冷媒を循環させる冷凍サイクル
Ｃを構成している。なお、熱交換器１３には例え
ば工作機械等の被制御装置３０の冷却用オイル
（被冷却物）を循環させるオイル配管３１が接続
される。３２は当該冷却用オイルの循環ポンプを
示す。

一方、１は本発明に係る温度制御装置であり、
制御装置本体２０を備える。この制御装置本体２
０にはオイル配管３１に取付けることにより冷却
用オイルの温度を検出する温度センサ２１を接続
する。また、制御装置本体２０には前記コンプレ
ツサ２の駆動部を接続し、温度センサ２１からの
温度情報に対応して当該コンプレツサ２を運転又
は停止させる制御を行う（第一制御手段３）。

また、コンプレツサ２と凝縮器１１は電磁開閉
弁２２を介して接続するとともに、コンプレツサ
２の吐出側と熱交換器１３の流入側を電磁開閉弁
２３によつて接続してホツトガスバイパス路４を
形成する。そして、前記制御装置本体２０は前記
温度センサ２１からの温度情報によつて各電磁開
閉弁２２，２３の制御を行う（第二制御手段５）。

なお、制御装置本体２０はさらに制御切換手段
６を内蔵し、後述する制御方法に従つて各制御手
段３と５を選択的に機能させる。

次に、本発明に係る温度制御装置１の機能につ
いて第２図及び第３図を参照して説明する。

まず、第一制御手段３によつてコンプレツサ２
を運転状態又は停止状態に選択的に制御する（第
２図中ステツプ50）。つまり、第３図のように被
冷却物の温度が下限値Ldになつた場合には、コ
ンプレツサ２の運転を停止して冷却を止めるとと
もに、これにより被冷却物が温度上昇に、上限値
Luに達したならコンプレツサ２の運転を再開す
る。そして以後は同様の制御を繰り返す。

一方、制御切換手段６は第一制御手段３におけ
るコンプレツサ２の停止してから運転するまでの
時間を監視し、予め設定した第一設定時間Ｔ１以
下になつたら第二制御手段５に基づく制御へ切換
える（第２図中ステツプ51）。この第一設定時間
Ｔ１はコンプレツサ２の吐出側と吸入側の圧力が
平衡するに要する時間であり、例えば３分間程度
に設定できる。なお、第二制御手段５への切換え
のタイミングはコンプレツサ２を運転し、且つ温
度が下限値Ldに達した時点である。

他方、第二制御手段５ではコンプレツサ２の運
転をそのまま継続した状態で、まず、ホツトガス
バイパス路４が開状態となる。つまり、電磁開閉
弁２３が開き、電磁開閉弁２２が閉じる。これに
より、ホツトガスは強制的に熱交換器１３へ流入
し、被冷却物の温度を上昇させる。そして、温度
が上限値Luに達したならホツトガスバイパス路
４を閉状態にする。つまり、電磁開閉弁２３を閉
じ、電磁開閉弁２２を開く。この結果、被冷却物
は再び冷却され、以後同様の制御が繰り返される
（第２図中ステツプ52）。

また、制御切換手段６は第二制御手段５におけ
るバイパス路４の開いている時間を監視し、第二
設定時間Ｔ２以上になつたら第一制御手段３の制
御に切換える（第２図中ステツプ53）。ところで、
開状態の時間が長いことは負荷が小さくなつたこ
とを意味し、このことは第一制御手段３へ切換え
てもコンプレツサ２の停止時間が長くなることを
意味する。したがつて、この第二設定時間Ｔ２は
第一制御手段３においてコンプレツサ２の停止状
態が第一設定時間Ｔ１を超えることができる時間
を設定し、例えば1.5分間前後に設定できる。な
お、第一制御手段３への切換えのタイミングはホ
ツトガスバイパス路４を閉状態にして冷却を行
い、温度が下限値Ldに達した時点である。

このように、コンプレツサ２を運転又は停止さ
せて温度制御を行い、コンプレツサ２の停止時間
が短くなつた場合にはホツトガスバイパス路４の
開閉によつて温度制御を行うため、コンプレツサ
２の停止時間が第一設定時間Ｔ１以下になること
はなく、コンプレツサ２を常に安定した状態で運
転できる。

次に、第４図及び第５図を参照して具体的実施
例を説明する。

第４図は温度制御装置１の具体的電気回路図を
示す。本実施例では温度センサ２１としてサーモ
スイツチ６０を利用し、また、制御装置本体２０
はリレーとタイマーの組み合わせによつて構成し
たものである。同図において、スイツチ記号Ｒ１
〜Ｒ１１はリレースイツチを、丸の中に表した記
号Ｒ１〜Ｒ１１は当該スイツチ記号の添番号に対
応するリレーコイルを、MCはコンプレツサ２の
マグネツトスイツチを、SV１は電磁開閉弁２２
を、SV２は電磁開閉弁２３をそれぞれ示す。ま
た、Ｔ１．５，Ｔ３．０，Ｔ０．１はタイマーで
あり、タイムアツプすることにより対応するスイ
ツチをONさせる。なお、Ｔ０．１は安定用のタ
イマーである。第５図の各部のスイツチング状態
のタイミングをタイムチヤートで示す。このよう
に、本発明に係る温度制御装置１はリレー、タイ
マー、温度スイツチ等の組み合わせによつて簡易
に構成することができる。

以上、実施例について説明したが、本発明はこ
のような実施例に限定されるものではない。例え
ば、ホツトガスバイパス路はホツトガスを熱交換
器１３の流入側へ戻すようにしたが、ホツトガス
を外部へ逃がす等、要は冷却機能を停止できれば
よい。また、制御装置本体のハードウエア構成と
して電気回路部品の組合わせを例示したが、その
他マイクロコンピユータ等を利用してもよい。ま
た、被冷却物は空気等、その対象は任意である。
その他細部の構成、数値等は本発明の要旨を逸脱
しない範囲において任意に変更実施できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る冷凍機の温度制御装
置はコンプレツサを運転又は停止させて行う温度
制御と、ホツトガスバイパス路を開閉させて行う
温度制御をそれぞれ負荷状態に対応させることに
より選択的に制御できるようにしたため、次の効
果を得る。

負荷熱量が変動しても速やかに対応でき、正
確で高精度の温度制御を行うことができる。

負荷変動が大きい場合でもこれに対応できる
ため、冷凍機の用途が大幅に拡大されるととも
に、汎用性に優れる。また、制御温度範囲を可
変にしておけば制御の自由度が大幅に拡大され
る。

電気的な制御装置を追加するのみで既存のシ
ステムを利用できるため、安価に提供できる。
また、無用な消費電力が無くなるため、経済性
にも優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る温度制御装置を含む冷凍
機のブロツク回路図、第２図：同装置による制御
方法を示すフローチヤート図、第３図：同装置に
よつて制御される温度変化のタイムチヤート図、
第４図：同装置の一例を具体的に示す電気回路
図、第５図：第４図に示す回路における各部のタ
イムチヤート図。 尚図面中、１：温度制御装置、２：コンプレツ
サ、３：第一制御手段、４：ホツトガスバイパス
路、５：第二制御手段、６：制御切換手段、Ｃ：
冷凍サイクル、Ｓ：被冷却物、Ｔ１：第一設定時
間、Ｔ２：第二設定時間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍サイクル中のコンプレツサを運転状態ま
   たは停止状態に切換制御して被冷却物の温度を一
   定範囲に制御する第一制御手段と、冷凍サイクル
   中のホツトガスバイパス路を開状態または閉状態
   に切換制御して被冷却物の温度を一定範囲に制御
   する第二制御手段と、前記コンプレツサが停止し
   てから運転するまでの時間が予め設定した第一設
   定時間以下になつたときに第二制御手段へ切換
   え、かつ前記ホツトガスバイパス路の開いている
   時間が予め設定した第二設定時間以上になつたと
   きに第一制御手段へ切換える制御切換手段を備え
   た冷凍機の温度制御装置。 ２ 第一設定時間は少なくともコンプレツサの吐
   出側と吸入側の圧力が平衡するまでに要する時間
   を設定することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の冷凍機の温度制御装置。 ３ 第二設定時間は第一制御手段でのコンプレツ
   サが停止してから運転するまでの時間が少なくと
   も第一設定時間を超えることができる時間を設定
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の冷凍機の温度制御装置。