JPH05142294A

JPH05142294A - 冷熱衝撃試験装置

Info

Publication number: JPH05142294A
Application number: JP3303211A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ozeki; 弘行尾関; Tatsuo Hayashida; 辰雄林田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1991-11-19
Publication date: 1993-06-08
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3102652B2

Abstract

(57)【要約】【目的】省エネルギ化をはかれ、二元冷凍サイクルの
運転を安定しておこなえるようにさせることにある。【構成】二元冷凍サイクルの高温側冷凍サイクルおよ
び低温側冷凍サイクルの各々に含まれる冷凍圧縮機が電
動機回転数をかえる周波数を出力するインバ−タを具備
し、運転制御手段が低温室の準備運転、予冷運転、低温
衝撃試験運転における運転状態に応じて各々のインバ−
タを独立して制御している。【効果】二元冷凍サイクルの冷凍能力が運転状態に応
じて調整され、再加熱器による調温を最小にさせるた
め、省エネルギ運転をおこなえ、起動に際しても、各々
のインバ−タを独立して制御し、ゆるやかな起動をおこ
なえるので、カスケ−ド熱交換器の負荷急変がなくな
り、安定した運転および安定した温度降下をおこなえ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷熱衝撃試験装置に
かかわり、とくに、集積回路に冷却と加熱とをくり返し
試験をおこなうのに好適な冷熱衝撃試験装置に関してい
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷熱衝撃試験装置は、たとえば
特開昭６２−１２５２３０号公報に開示されているよう
に、二元冷凍サイクルと、二元冷凍サイクルを構成して
いる蒸発器および再加熱器が収容されている低温室と、
ヒ−タが収容されている高温室と、低温室および高温室
につながれている試験室と、低温室および高温室を択一
的に試験室に連通させるために、これらのあいだに配設
されている手段とを具備している。試験は、二元冷凍サ
イクルによって、低温室の空気温度を試験温度よりも低
い温度に予冷するとともに、ヒ−タによって、高温室の
空気を試験温度よりも高い温度に予熱したあと、低温室
からの冷風および高温室からの熱風を試験室に交互に送
り込み、これらの冷風および熱風に試験室内の試料をさ
らすことによってなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような冷熱衝撃試
験装置は、一般に、二元冷凍サイクルの冷凍能力を低温
衝撃試験で必要とされる最低試験温度にあわせておき、
それよりも高い温度による低温衝撃試験温度による試験
をおこなうときに、二元冷凍サイクルによる冷却と再加
熱器による加熱とをいっしょにおこなって、試験温度を
維持するようにしているため、多量のエネルギを無駄に
している。

【０００４】たとえば低温衝撃試験が最低試験温度−１
０°Ｃおよび最高試験温度−６５°Ｃでおこなうように
なっている場合、最低試験温度−１０°Ｃにおいて低温
衝撃試験をおこなっているときの低温室の予冷温度は、
冷熱衝撃試験装置の構造にもよるが、−２０°Ｃないし
−３０°Ｃ、蒸発器をながれる冷媒の温度は−２５°Ｃ
ないし−３０°Ｃである。また、最高試験温度−６５°
Ｃにおいて低温衝撃試験をおこなっているときの低温室
の予冷温度は−７５°Ｃないし−８０°Ｃ、蒸発器にお
ける冷媒温度は−８０°Ｃないし−８５°Ｃである。従
来、冷熱衝撃試験装置は、この冷媒温度でもって、最高
試験温度による低温衝撃試験をおこなうと、冷媒の循環
量が大きくなりすぎ、冷凍能力が過大となるため、冷凍
圧縮機を定回転数で作動させるだけでなく、再加熱器に
よって低温室の冷風を加熱して、前述の予冷温度を維持
するようにして、過剰となっている冷凍能力を打ち消し
ている。

【０００５】本発明の目的は、省エネルギ化をはかれる
ばかりか、二元冷凍サイクルの運転をより安定しておこ
なうことができる、改良された冷熱衝撃試験装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の冷熱衝撃試験装置は、二元冷凍サイクル
と、ヒ−タと、二元冷凍サイクルにおける低温側冷凍サ
イクルを構成しているカスケ−ド熱交換器および再加熱
器を収容する低温室と、ヒ−タを収容する高温室と、低
温室および高温室につながれた試験室と、低温室および
高温室を択一的に試験室に連通させるために、これらの
室のあいだに配設された手段と、二元冷凍サイクルおよ
びヒ−タの運転を制御する手段とを具備し、運転制御手
段が二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍サイクルお
よび低温側冷凍サイクルに含まれる冷凍圧縮機の各々を
駆動している電動機の回転数をかえる周波数を出力する
インバ−タを含み、運転状態に応じて、各々のインバ−
タを独立して制御するようにしている。

【０００７】本発明において、二元冷凍サイクルを構成
する膨張弁は外部から開度を連続的に調整をおこえる比
例式電子膨張弁からなり、運転制御手段は準備運転、予
冷運転および低温衝撃試験運転の各々において、二元冷
凍サイクルにおける高温側冷凍サイクルの冷凍圧縮機お
よび低温側冷サイクルの冷凍圧縮機にたいして、異なる
周波数変化の出力をインバ−タの各々になさせていると
ともに、各々の比例式電子膨張弁の開度を変化させるよ
うにしてもよい。

【０００８】

【作用】冷熱衝撃試験は、二元冷凍サイクルおよびヒ−
タを起動して準備運転をなさせたあと、低温室の温度を
試験温度よりも低い予冷温度にさせる予冷運転を二元サ
イクルになさせるとともに、高温室の温度の試験温度よ
りも高い予熱温度にさせる予熱運転をヒ−タになさせて
おき、試料を試験室に収容したあと、低温室にある予冷
された低温流体および高温室にある予熱された高温流体
を交互に試験室にみちびくとともに、予冷温度および予
熱温度を二元冷凍サイクルおよびヒ−タに維持させるよ
うにすることによっておこなわれる。

【０００９】二元冷凍サイクルの準備運転に際して、運
転制御手段が低温側冷凍サイクルのインバ−タに高温側
冷凍サイクルのインバ−タと同じ周波数の出力をなさせ
て、高温側冷凍サイクルを起動させたあとに、低温側冷
凍サイクルを起動をおこなうと、低温側冷凍サイクルを
起動したときに、すでに高温側冷凍サイクルの冷凍圧縮
機が高い周波数でもって作動しているため、低温側冷凍
サイクルの冷凍圧縮機が高温側冷凍サイクルの冷凍圧縮
機が作動している高い周波数でもって起動されることに
なり、二元冷凍サイクルにおけるカスケ−ド熱交換器の
負荷が急激に上昇して、二元冷凍サイクルの運転が不安
定になる。しかし、本発明による冷熱衝撃試験装置で
は、低温側冷凍サイクルの冷凍圧縮機が高温側冷凍サイ
クルの冷凍圧縮機と異なる周波数でもって起動させてい
るため、カスケ−ド熱交換器における負荷の急変がなく
なり、安定した運転および安定した温度降下をおこなえ
る。さらに、運転制御手段は、試験が開始されると、低
温室を目的とする温度に維持させる試験運転を二元冷凍
サイクルになさせ、高温衝撃試験において、低温室の温
度を予冷温度まで低下させる予冷運転を二元冷凍サイク
ルになさせるが、これらの運転の各々の状況に応じて、
高温側冷凍サイクルおよび低温冷凍サイクルの冷凍圧縮
機にたいするインバ−タの制御を独立しておこなうの
で、二元冷凍サイクルの運転が安定しているばかりか、
再加熱器の作動を最小限にさせる。

【００１０】

【実施例】本発明の冷熱衝撃試験装置の実施例は、以下
に、図面とともに説明する。

【００１１】この冷熱衝撃試験装置は、図１に示すよう
に、試験室１０、高温室１１および低温室１２、それ
に、機械室１３を具備している。

【００１２】高温室１１は試験室１０の下部に、低温室
１２は試験室１０の上部に、機械室１３は高温室および
低温室の側部にそれぞれ配置されている。これらの試験
室、高温室および低温室は、壁によって仕切られ、たが
いに独立している。が、試験室１０と高温室１１との仕
切壁にはふたつの通路１４、１５が、試験室１０と低温
室１２との仕切壁にはふたつの通路１６、１７がそれぞ
れ設けられている。通路のうち、通路１４、１５の各々
にはダンパ２０、２１が配置されている。これらのダン
パは、図示されていないが、一端が仕切壁にヒンジによ
って取り付けられているとともに、動力源につながれて
いて、動力源をこの装置の外部から動力源を作動させる
ことによって回転して、通路１４、１５のみあるいは通
路１６、１７のみを開閉することができるようにさせら
れている。

【００１３】また、高温室１１の内部には案内板２２が
配設され、高温室１１はこの案内板によってふたつの小
室に区画されている。送風機２３が羽根車をこれらの小
室を接続するの端部に位置させて高温室１１と機械室１
３とのあいだの仕切壁に設置され、上部側小室、送風機
および下部側小室を経由して上部側小室にもどる循環を
高温室内の空気になさせるようにしている。高温室１１
の通路１４にもダンパ１８、１８ａが配置されている。
これらのダンパも一端が仕切壁にヒンジによって取り付
けられているとともに、動力源につながれていて、動力
源を装置外部から作動させることによって回転させられ
ようになっている。が、ダンパ１８ａの回転中心軸は、
ダンパ１８、１９が開いたときに一緒に開いて、下部側
小室と送風機２３とのあいだを閉塞し、送風機２３から
の空気が試験室１０、通路１５、上部側小室および送風
機２３をとおる循環をなせるようにしている。ヒ−タ２
４および蓄熱材２５はこれらの空気循環路上に位置させ
て上部側小室に配置されいるとともに、案内板２２や仕
切壁などに支持されている。

【００１４】低温室１２の内部にも、案内板２６が配置
されていて、低温室１２をふたつの小室に区画してい
る。送風機２７がこれらの小室の端部に配置され、高温
室１１と同様に、低温室１２の内部空気に循環をなさせ
ている。そして、ダンパ２０ａが通路１６に配置され、
ダンパ２０、２１とともに開いたときに、上部側小室と
送風機２７とのあいだを閉塞して、送風機２７からの吐
き出される空気が試験室１０、通路１７、上部側小室お
よび送風機２７をとおる循環をおこなえるようにさせて
いる。

【００１５】蒸発器２８、蓄熱材２９および再加熱器３
０は下部側小室に配置され、これらの空気循環路上に位
置させられているとともに、低温室１２を構成する壁部
材などに支持されている。蒸発器２８は、後述するよう
に、二元冷凍サイクルの一部を構成している。この二元
冷凍サイクルを構成する冷凍圧縮機、凝縮器、膨張弁な
どの機器は、図示されていないが、機械室１３に収容さ
れている。

【００１６】二元冷凍サイクルは、図２に示すように、
高温側冷凍サイクルＡ１と低温側冷凍サイクルＢ１とを
具備する二元冷凍サイクルからなっている。

【００１７】高温側冷凍サイクルＡ１は冷凍圧縮機３
１、凝縮器３２、電磁弁３３、３４、膨張弁３５〜３７
および熱交換器３８によって、低温側冷凍サイクルＢ１
は冷凍圧縮機４１、低温室１２に組み込まれている蒸発
器２８、膨張弁４５〜４７、電磁弁４３、４４、油分離
器４９、リリ−フ弁５０、膨張タンク５１、キャピラリ
−チュ−ブ５２および熱交換器３８によってそれぞれ構
成されている。これらのうち、熱交換器３８はカスケ−
ド熱交換器からなっている。リリ−フ弁５０、膨張タン
ク５１およびキャピラリ−チュ−ブ５２は低温側冷凍サ
イクルＢ１の圧力が上昇したときに、この圧力を低圧側
に逃すためのものである。なお、図示されていないが、
高温側冷凍サイクルにおける凝縮器３２は出入り口を分
岐環によって低温室１２にある再加熱器３０につながれ
ている。

【００１８】高温側冷凍サイクルＡ１および低温側冷凍
サイクルＢ１を構成する冷凍圧縮機３１、４１は圧縮機
本体がスクロ−ルタイプのものからなっているととも
に、圧縮機本体を駆動する電動機がインバ−タ制御され
ていて、各々の圧縮機本体の電動機に供給される電力周
波数をかえるとともに、電磁弁３３、３４、４３、４４
を選択して、開放される電磁弁４５〜４７の数を増減す
ることによって、冷凍能力を変化させられるようになっ
ている。

【００１９】冷凍圧縮機３１、４１の電動機の作動およ
び電磁弁４３、４４の開閉は、ヒ−タ２４の作動ととも
に、マイクロプロセッサを含む運転制御手段によって制
御されている。この運転制御手段は、図３において、全
体が参照符号５０によって示されていて、マイクロプロ
セッサをもつ演算手段５１、試験温度などを設定する手
段５２、ダンパを開閉する動力源のドライバ５３、電磁
弁４３、４４の開閉をおこなうドライバ５４、高温室１
１にあるヒ−タ２４のドライバ５５などを含むもので、
演算手段５０がプログラムにしたがって試験温度設定手
段５２および高温室１１と低温室１２との各々に組み込
まれた温度センサ６０〜６２からの信号にもとづきかつ
この装置の運転状態に応じて、インバ−タ６３、６４、
ダンパの動力源のドライバ５３、電磁弁のドライバ５４
およびヒ−タ２４のドライバ５５を制御する信号を出力
するようになっている。

【００２０】衝撃試験は、試験室１０と低温室１２との
あいだのダンパ１８、１９および試験室１０と高温室１
１とのあいだのダンパ２０、２１を閉じ、試料を試験室
１０にいれ、二元冷凍サイクルを起動させ、低温室１２
の空気を予冷するとともに、ヒ−タ２４を作動させ、高
温室１１の空気を予熱することによって開始される。起
動は高温側冷凍サイクルＡ１からなされる。高温側冷凍
サイクルＡ１が起動されると、冷凍圧縮機３１からの冷
媒ガスは凝縮器３２にみちびかれ、凝縮器において外気
または冷却水に放熱して凝縮する。凝縮液は、膨張弁３
５〜３７において減圧され、カスケ−ド熱交換器３８に
はいりかつここで蒸発し、冷凍圧縮機３１にもどる。つ
ぎに低温側冷凍サイクルＢ１が運転制御手段５０によっ
て起動される。起動されると、冷凍圧縮機４１から吐出
された冷媒ガスは、カスケ−ド熱交換器３８において高
温側冷凍サイクルＡ１の冷媒と熱交換して冷却され凝縮
する。この凝縮液は、膨張弁４５〜４７において減圧さ
れたあとに、蒸発器２８に流入し、ここで低温室１２に
おける循環空気と熱交換されて蒸発し、冷凍圧縮機４１
にもどる。

【００２１】この運転に際して、運転制御手段５０は、
各々のインバ−タ６３、６４を制御して、冷凍圧縮機３
１、４１の電動機の回転数を増減させ、電磁弁３３、３
４、４３、４４を選択して、開放される膨張弁３５〜３
７、４５〜４７を決定して、冷凍能力の調整をおこなっ
ている。すなわち、電動機の回転数は電動機回転数を
Ｎ、極数をＰおよび周波数をｆとしたときに、Ｎ＝（１
２０／ｐ）×ｆであり、電動機の回転数は周波数に比例
しているため、運転制御手段５０が運転状態に応じてイ
ンバ−タ６３、６４から冷凍圧縮機３１、４１の電動機
に供給される電力の周波数をかえて、これらの電動機の
回転数を増減させることによって、冷凍圧縮機３１、４
１の冷媒の吐出量が変化し、高温側冷凍サイクルＡ１お
よび低温側冷凍サイクルＢ１における冷媒の循環量がか
わるので、冷媒の循環量に応じて、電磁弁３３、３４、
４３、４４を選択して、膨張弁３５〜３７、４５〜４７
の数を決定することによって、冷凍能力の調整をおこな
える。

【００２２】図４は、試験室１０、高温室１１および低
温室１２の温度と、高温側冷凍サイクルＡ１および低温
側冷凍サイクルＢ１における冷凍圧縮機３１、４１の電
動機に供給される周波数と、これらの二元冷凍サイクル
における膨張弁の数を決定する電磁弁３３〜３５、４５
〜４７の作動との関係を示している。

【００２３】運転制御手段５０は、この二元冷凍サイク
ル起動に際して、高温側冷凍サイクルＡ１における冷凍
圧縮機３１にたいするインバ−タ６３を制御して、冷凍
圧縮機３１の電動機の回転数を周波数８０Ｈｚに関連す
る周波数まで、停止状態から約５分かけて上昇させる。
運転制御手段５０は、カスケ−ド熱交換器３８の温度が
−３０°Ｃになると、カスケ−ド熱交換器３８にある温
度センサ５９からの信号によって、低温側冷凍サイクル
Ｂ１における冷凍圧縮機４１にたいするインバ−タ６４
を制御して、冷凍圧縮機４１の電動機の回転数を周波数
８０Ｈｚに関連する回転数まで、停止状態から約７分か
けて上昇させる。が、このときに、高温側冷凍サイクル
Ａ１における冷凍圧縮機３１にたいするインバ−タ６３
の制御と低温側冷凍サイクルＢ１における冷凍圧縮機４
１のたいするインバ−タ６４の制御とは、それぞれ独立
しておこなわれ、各々の二元冷凍サイクルにある電動機
の回転数が周波数８０Ｈｚに関連する回転数になるま
で、異なる周波数でもって運転がおこなわれるようにさ
せる。

【００２４】二元冷凍サイクルが起動されると、低温室
１２の空気は、ダンパ２０、２１、２１ａが閉じている
ので、送風機２７によって低温室１２の内部を循環させ
られつつ、蒸発器２８によって冷却される。このとき
に、運転制御手段５０は、低温室１２の温度センサ６１
からの信号を参照しながら、インバ−タ６３、６４を制
御し、冷凍能力を増大させ、低温室１２の温度が試験温
度以下である−８０°Ｃになると、温度センサ６１から
の信号によって、高温側冷凍サイクルＡ１における冷凍
圧縮機３１からのホットガスを再加熱器３０にみちび
き、循環冷風を加熱して、冷風を予冷温度に調温する。

【００２５】他方、冷風が温度−８０°Ｃになると、運
転制御手段５０はドライバ５３に信号を出力し、ドライ
バ５３がダンパ２０、２１、２０ａの動力源を作動させ
る。ダンパ２０、２１が開き、低温室１２と試験室１０
とを通路１６、１７によって接続するとともに、ダンパ
２１ａが開いて、低温室１２における冷風の循環を遮断
する。低温室１２にある冷風が、送風機２７によって、
通路１６をとおって試験室１０に送り込まれ、試料を冷
却したあと、通路１７をとおって低温室１２にもどり、
蒸発器２８において熱交換されたあと、ふたたび試験室
１０に送り込まれ、試料を冷却し、低温衝撃試験がおこ
なわれる。

【００２６】このようにして低温衝撃試験がおわるまで
に、高温室１１における空気は、ヒ−タ２４によって予
熱温度１８０°Ｃまでに加熱され、送風機２３によって
高温室１１の内部を循環させられている。低温衝撃試験
がおわると、制御手段５０がドライバ５３に信号を出力
し、ダンパ２０、２１、２０ａを閉じ、低温室１２を試
験室１０から切り離すとともに、ドライバ５４に信号を
出力し、高温室１１のダンパ１８、１９、１８ａの動力
源を作動させ、ダンパ１８、１９を開き、高温室１１と
試験室１０とを連通させ、ダンパ１８ａを開いて、高温
室１１における熱風の循環を遮断する。高温室１１が試
験室１０に接続すると、高温室１１の熱風が送風機２３
によって通路１４から試験室１０に送り込まれ、試料を
加熱したあと、通路１５を経由して高温室１１にもど
り、ヒ−タ２４によって加熱されたあと、ふたたび通路
１４から試験室１０に送り込まれ、高温室１１と試験室
１０とのあいだを循環する。このときに、運転制御手段
５０は、試験室１０の温度センサ６２からの信号によっ
て、試験室１０の温度を１５０°Ｃに維持するようにヒ
−タ２４の作動を制御する。

【００２７】高温衝撃試験がなされているあいだ、低温
室１２では予冷運転がおこなわれている。低温衝撃試験
の直後に、低温室１２の空気は低温衝撃試験温度−６５
°Ｃに近い温度まで上昇している。運転制御手段５０
は、低温衝撃試験後に、ダンパ２０、２１、２０ａを閉
じたあとに、電磁弁３３、３４、４３、４４を開き、冷
凍圧縮機３１、４１が周波数８０Ｈｚでもって作動する
ようにインバ−タ６３、６４を制御し、低温室１２の空
気を温度−８０°Ｃまで急速に低下させる。予冷温度８
０°Ｃに到達したら、運転制御手段５０は、つぎの低温
衝撃試験が開始されるまで、冷凍圧縮機３１、４１の電
動機が周波数３０Ｈｚでもって回転するようにインバ−
タ６３、６４を制御するとともに、電磁弁３３、３４、
４３、４４を閉じて、冷凍能力を減少させ、省エネルギ
運転をおこなわせる。

【００２８】高温衝撃試験がおわると、運転制御手段５
０は、試験室１０と高温室１１とのあいだのダンパ１
８、１９、１８ａを閉じ、試験室１０と低温室１２との
あいだのダンパ２０、２１、２０ａを開いて、低温室１
２の冷気を試験室１０にみちびき、試料にたいする低温
衝撃試験をふたたびなさせたあと、高温衝撃試験をおこ
なわせる。これらの低温衝撃試験と高温衝撃試験とは、
試験目的に応じて指定された回数までくり返される。

【００２９】この冷熱衝撃試験装置は、以上のように、
準備運転を高温側冷凍サイクルＡ１を起動したあと、高
温側冷凍サイクルの作動している周波数と異なる周波数
でもって、低温側冷凍サイクルＢ１の起動をおこなって
いるので、きわめて安定した運転をおこなえる。すなわ
ち、高温側冷凍サイクルおよび低温側冷凍サイクルのイ
ンバ−タ６３、６４を全く同じ制御をおこなうと、低温
側冷凍サイクルＢ１を起動したときに、すでに高温側冷
凍サイクルＡ１の冷凍圧縮機３１が高い周波数でもって
作動しているため、低温側冷凍サイクルの冷凍圧縮機４
１が高温側冷凍サイクルの冷凍圧縮機が作動している高
い周波数でもって起動され、二元冷凍サイクルにおける
カスケ−ド熱交換器３８の負荷が急激に上昇し、運転が
不安定になるが、この冷熱衝撃試験装置では低温側冷凍
サイクルの冷凍圧縮機４１を高温側冷凍サイクルの冷凍
圧縮機３１と異なる周波数でもって起動させているの
で、カスケ−ド熱交換器３８における負荷の急変がなく
なり、安定した運転および安定した温度降下をおこなえ
る。

【００３０】本発明の冷熱衝撃試験装置は、低温室の準
備運転のみならず、低温衝撃試験運転および予冷運転に
おいても、運転状態に応じて、各々の冷凍圧縮機にたい
するインバ−タを独立して制御することもできる。すな
わち、運転制御手段が、前述のように、冷凍圧縮機の各
々を周波数８０Ｈｚに関連する回転数になるまで異なる
周波数でもって運転させたあと、予冷運転および低温衝
撃試験運転における、運転温度に応じて、各々を異なる
周波数変化でもって、つまり、周波数のみが異なる出力
を、あるいは、周波数は同じであるが、この周波数を出
力している時間のみが異る出力を、もしくは、周波数お
よび出力時間が異なる出力を、低温冷凍サイクルおよび
高温冷凍サイクルにある冷凍圧縮機にたいするインバ−
タになさせる。

【００３１】さらに、運転制御手段が、このように、準
備運転、予冷運転および低温衝撃試験運転の各々におい
て、運転状態に応じて高温側冷凍サイクルおよび低温側
冷凍サイクルの冷凍圧縮機の運転を制御するばかりか、
膨張弁の開度も制御するようにさせることによって、運
転状態に応じて、二元冷凍サイクルの冷凍能力を微調整
することによって、より少ないエネルギでもって運転を
おこなえる。図５はそのような冷熱衝撃試験装置を示し
ている。この冷熱衝撃試験装置は、図１ないし図４に関
連して説明した冷熱衝撃試験装置と比較して、二元冷凍
サイクルの構成および運転のみが異なっている。

【００３２】二元冷凍サイクルは、高温側冷凍サイクル
Ａ２がインバ−タを組み込まれた冷凍圧縮機１３１、凝
縮器１３２およびカスケ−ド熱交換器１３８によって、
低温側冷凍サイクルＢ２がインバ−タを組み込まれた冷
凍圧縮機１４１、低温室に配設された蒸発器１２８およ
びカスケ−ド熱交換器１３８によってそれぞれ構成され
ている。しかし、高温冷凍サイクルＡ２および低温冷凍
サイクルＢ２における膨張弁は外部から開度を連続的に
調整することができる公知の比例式電子膨張弁１４３、
１４４からなっており、そして、高温側冷凍サイクルＡ
２における凝縮機１３２は冷却媒体量を調整する手段を
具備している、たとえば、凝縮機１３２が水冷式の凝縮
器からなる場合には、冷却水量を調整する電磁弁を、空
冷式の凝縮器からなる場合には、冷却ファンを駆動する
電動機の回転数を変える装置をもっている。

【００３３】運転制御手段１５０は、前述の実施例と同
様に、マイクロプロセッサをもつ演算手段、試験温度な
どを設定する手段、ダンパを開閉する動力源にたいする
ドライバ、高温室にあるヒ−タのドライバなどをもって
いるとともに、比例式電子膨張弁１４３、１４４の開度
を調整するドライバおよび凝縮器１３２における冷却媒
体量の調整手段を駆動するドライバを具備していて、演
算手段がプログラムにしたがって試験温度設定手段およ
び試験室と高温室と低温室との各々に組み込まれた温度
センサからの信号およびこの二元冷凍サイクルに組み込
まれているセンサ１６５〜１６８からの信号に応じて、
これらのドライバを制御する信号を出力するようになっ
ている。

【００３４】試験は、図１ないし図４に関連して説明し
た冷熱衝撃試験装置と同様に、二元冷凍サイクルおよび
ヒ−タを準備運転したあと、予冷運転および予熱運転を
おこない、低温室および高温室が所定の予冷温度および
予熱温度に到達したら、試料を試験室に収容し、試験室
を低温室および高温室に交互に接続し、試料を低温室の
冷風と高温室の熱風とにさらすことによってなされる。
が、二元冷凍サイクルの準備運転、予冷運転および低温
衝撃試験運転は、運転制御手段１５０が冷凍圧縮機１３
１、１４１の電動機の各々を異なる周波数変化でもっ
て、つまり、周波数のみが異なる出力を、あるいは、周
波数は同じであるが、この周波数を出力している時間の
みが異る出力を、もしくは、周波数および出力時間が異
なる出力をインバ−タ１６３、１６４になさせることに
よっておこなわれている。

【００３５】準備運転は、運転制御手段１５０が、冷凍
圧縮機１３１を起動させたあと、異なる周波数でもって
冷凍圧縮機４１を起動するようにインバ−タ１６３、１
６４の各々を制御するとともに、膨張弁１４３、１４４
のドライバを制御して、これらの膨張弁の開度を最大に
することによっておこなわれる。

【００３６】予冷運転は、運転制御手段１５０が、カス
ケ−ド熱交換器１３８の入口側にあるセンサ１６６から
の信号を監視し、カスケ−ド熱交換器１３８の入口側冷
媒温度が設定温度を維持するように、冷凍圧縮機１４１
にたいするインバ−タ１６３を制御し、さらに、カスケ
−ド熱交換器１３８の入口側にあるセンサ１６６と冷凍
圧縮機１３１の吸込側にあるセンサ１６７からの信号を
監視し、温度差があれば、膨張弁１４３の開度を調整す
るドライバを作動させ、そして、凝縮器１３２の出口側
にあるセンサ１６８からの信号を監視して、凝縮器１３
２の冷却媒体量調整手段のドライバを制御し、凝縮器１
３２の出口側冷媒温度が所定値を維持するようにさせ
て、冷凍能力を一定に維持することによっておこなわれ
る。

【００３７】低温衝撃試験運転にはいると、運転制御手
段１５０は、低温室にある温度センサおよび試験室にあ
る温度センサからの信号を監視し、これらの温度と設定
温度との差を比較し、温度差があれば、冷凍圧縮機１４
１にたいするインバ−タを制御し、冷凍圧縮機１４１の
回転数をかえるとともに、冷凍圧縮機１４１の吸込側に
あるセンサ１６５と低温室の温度センサおよび試験室の
温度センサからの信号とを比較し、温度差があれば、膨
張弁１４４の開度を調整するドライバを作動させて、二
元冷凍サイクルの冷凍能力を調整し、試験室の試験温度
を維持する。

【００３８】この冷熱衝撃試験装置は、以上のように、
準備運転、予冷運転および低温衝撃試験運転の各々にお
いて、高温冷凍サイクルおよび低温冷凍サイクルの運転
温度に応じて、運転制御手段１５０が冷凍圧縮機１３
１、１４１にたいするインバ−タ１６３、１６４の各々
を独立して制御し、しかも、膨張弁１３４、１４３の開
度を調整し、冷凍能力の調整をより精密におこなってい
るので、エネルギの無駄をよりすくなくさせることがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の冷熱衝撃試験装置は、以上述べ
たように、二元冷凍サイクルにおける冷凍圧縮機の各々
がインバ−タを具備させられ、運転制御手段が準備運
転、予冷運転、低温衝撃試験運転などの運転状態に応じ
てインバ−タを制御し、二元冷凍サイクルに運転状態に
対応する冷凍能力をもつようにさせて、再加熱器の作動
を最小にしているので、エネルギ消費をいちじるしく少
なくすることができ、しかも、より大きな容量の冷凍圧
縮機を採用して、準備運転および予冷運転時間を短縮し
ても、動力費を増大させることなしに、これをおこなう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷熱衝撃試験装置の一実施例の構成を
示す断面図である。

【図２】図１に示す装置の二元冷凍サイクルの構成を示
す説明図である。

【図３】図１に示す装置に含まれる運転制御手段の構成
を示す説明図である。

【図４】冷熱衝撃試験における試験室、高温室および低
温室の温度と、高温側冷凍サイクルおよび低温側冷凍サ
イクルの電動機を駆動する周波数と、これらの二元冷凍
サイクルにおける膨張弁を選択する電磁弁の作動との関
係を示す説明図である。

【図５】本発明の冷熱衝撃試験装置の他の実施例におけ
る二元冷凍サイクルの構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…試験室、１１…高温室、１２…低温室、１４〜２
１、１８ａ、１９ａ…連通手段、２４…ヒ−タ、３０…
再加熱器、３８、１３８…カスケ−ド熱交換器、５
０、１５０…運転制御手段、３１、４１、１３１、１４
１…冷凍圧縮機、６３、６４、１６３、１６４…インバ
−タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｒ 31/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二元冷凍サイクルと、ヒ−タと、二元冷
凍サイクルにおける低温側冷凍サイクルを構成している
カスケ−ド熱交換器および再加熱器を収容する低温室
と、ヒ−タを収容する高温室と、低温室および高温室に
つながれた試験室と、低温室および高温室を択一的に試
験室に連通させるために、これらの室のあいだに配設さ
れた手段と、二元冷凍サイクルおよびヒ−タの運転を制
御する手段とを具備し、運転制御手段が、二元冷凍サイ
クルを構成する高温側冷凍サイクルおよび低温側冷凍サ
イクルに含まれる冷凍圧縮機の各々を駆動している電動
機の回転数をかえる周波数を出力するインバ−タを含
み、運転状態に応じて、各々のインバ−タを独立して制
御していることを特徴とする冷熱衝撃試験装置。
【請求項２】運転制御手段が、二元冷凍サイクルの起
動を、高温側冷凍サイクルの冷凍圧縮機にたいするイン
バ−タにある周波数の出力をなさせて、高温側冷凍サイ
クルの冷凍圧縮機を起動させたあとに、低温側冷サイク
ルの冷凍圧縮機にたいするインバ−タに前記周波数と異
なる周波数の出力をインバ−タになさせて、この低温側
冷凍サイクルの冷凍圧縮機の起動させることによってな
している請求項１に記載の冷熱衝撃試験装置。
【請求項３】二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍
サイクルおよび低温側冷凍サイクルが外部から開度を連
続的に調整をおこえる比例式電子膨張弁を含み、運転制
御手段が冷凍圧縮機の各々を駆動している電動機の回転
数をかえる周波数を出力するインバ−タを具備し、運転
状態に応じて、各々の比例式電子膨張弁の開度を制御す
るとともに、この開度の変化に応じて、高温側冷凍サイ
クルの冷凍圧縮機および低温側冷サイクルの冷凍圧縮機
にたいするインバ−タの出力を制御なしている請求項１
に記載の冷熱衝撃試験装置。