JPH0552450A - 液体冷却剤及び多種の冷却剤を操作可能な冷却剤操作システム - Google Patents

液体冷却剤及び多種の冷却剤を操作可能な冷却剤操作システム

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JPH0552450A
JPH0552450A JP4005802A JP580292A JPH0552450A JP H0552450 A JPH0552450 A JP H0552450A JP 4005802 A JP4005802 A JP 4005802A JP 580292 A JP580292 A JP 580292A JP H0552450 A JPH0552450 A JP H0552450A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 気体状態、液体状態、又は液体／気体混合状
態にある流入冷媒を操作者の介入なしに取り扱え、多く
の異種の冷媒に関連する用途用のシステムの提供。 【構成】 システムに対して冷媒のポンプ操作を行う圧
縮器１２と、この吸込口に接続され供給される冷媒が気
体状となるべき蒸発器１８を含む操作システムである。
流量制御装置２４は蒸発器に接続され、第１、第２の圧
力入力部をもつ温度自動膨張弁２６と、蒸発器へと通過
する冷媒流を圧力入力部間の差圧の函数として制御する
弁体より成る。冷媒を封入する第１の弁２８が自動膨張
弁の第１の圧力入力部にシール結合され、弁に第１の制
御圧力を供給する。同一種の冷媒を封入する第２の弁３
０は自動膨張弁の第２の圧力入力部にシール結合され、
蒸発器から流出の冷媒の温度における第２の弁内の冷媒
の蒸気圧の函数とし第２の制御圧力を弁体に供給し、第
１、第２の差圧により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮器を用いてシステ
ムに対する冷却剤のポンプ操作を行うタイプの冷却剤操
作システムに関するものであり、とりわけ、圧縮器の入
口への冷却剤の流れを制御して、システム内を流れる冷
却剤の種類に関わらず圧縮器の入口における冷却剤が気
体状態にあることを保証する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本出願
人に譲渡された米国特許第4,768,347 号は、冷却剤回収
システムを開示したものであり、このシステムは、蒸発
器及びソレノイド弁を介して冷却剤が回収されるべき冷
却装置へと結合された入口と、凝縮器を介して冷却剤貯
蔵容器即ちタンクへと結合された出口とを有する圧縮器
を包含するものである。冷却剤貯蔵容器は制御電子装置
へと結合された制限スイッチを有するスケールにより保
持され、これにより冷却剤貯蔵容器が一杯である場合に
おける冷却剤の回収を防止、即ち停止させる。スケール
は、車輪付きのカートに対してヒンジピンにより回動可
能に取り付けられた台からなるものであり、また前記車
輪付きのカートは、蒸発器／凝縮器ユニット、圧縮器、
制御電子装置、及び関連する弁及びホースを支持するも
のである。
【０００３】冷却剤操作機器は、上述の米国特許にて開
示されたタイプの冷却剤回収機器を包含する必要があ
る。この冷却剤回収機器は、R12, R22,R502等の異なる
種類の冷却剤を取り扱うことが出来る。また、本出願人
へ譲渡された米国特許第4,939,905 号では、多くの部分
からなる凝縮器と、蒸発器の出口における冷却剤の圧力
及び温度に応じて圧縮器の出口から個々の凝縮器部分へ
の冷却剤の流れを自動的及び選択的に制御する手段とを
包含するシステムが開示されている。しかし、様々な種
類の冷却剤について、蒸発器及び圧縮器への冷却剤の流
入を制御して、流入冷却剤が液体状態及び気体状態のい
ずれである場合にも全回収速度を最大化し、同時に圧縮
器の入口における冷却剤を気体状態として圧縮器におけ
る機能低下（slugging）を確実に防止するということに
関して問題が残っている。さらに、冷却剤の流入制御を
行って蒸発器内における冷却剤の過熱を最小限にするこ
とが望ましい。これは、冷却剤の過熱が操作システムの
効率を低下させ、蒸発器内からポンプ操作可能な冷却剤
の量を減少させてしまうからである。
【０００４】従来は、毛細管、オリフィス管、又は膨張
弁等の流量制御装置を用いて液体冷却剤の流れを制御し
ている。通常は、膨張弁を用いて単一種類の冷却剤の流
れを制御しており、複数種類の冷却剤が取り扱い可能で
あることを目的とするシステムについては複数の弁が必
要になる。入口への液体供給を伴う複数の冷却剤の流れ
を制御するため、毛細管がその妥協策として用いられて
いる。しかし、これらの各付加機能は、流量制御装置が
液体の流量制御に適するものであるため、気体冷却剤の
流量率が大幅に低下するという問題を伴うものである。
このような問題は、例えば冷却剤回収システムの場合に
おいて大抵生じる。また、のぞき窓及び手動弁を用い、
操作者が、のぞき窓を通して液体と気体冷却剤とのどち
らがシステム内を流れているかを観察し、液体冷却剤が
観測された場合には流量制御装置へ通し、気体状態が観
測された場合にはバイパスラインへ通すべく冷却剤の流
れを手動にて切り換えるようにすることが出来る。この
付加機能は人手を介した観察及び制御が必要となる。さ
らに、毛細管のような流量制御装置は、１種類の冷却剤
については最適であるものの、システムが多種類の冷却
剤を取り扱うようになっている場合には、他の種類の冷
却剤についてはそれほど最適とはならない。したがっ
て、本発明の一般的な目的は、気体状態、液体状態、又
は液体／気体混合状態のいずれの状態にある流入冷却剤
をも取り扱うことができ、内部を流れる冷却剤の流れを
流入冷却剤の状態の関数として最適化するように適合さ
れ、操作者の介入を必要とせず、圧縮器の入口における
冷却剤が気体状態にあることを確実化して圧縮器の機能
低下及びその損傷の恐れを防止し、多くの異なる種類の
冷却剤に関連する用途に適する、冷却剤回収システム等
の冷却剤操作システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による冷却剤操作
システムは、システムに対して冷却剤のポンプ操作を行
う圧縮器と、前記圧縮器の入口に接続されて前記圧縮器
の入口に供給された冷却剤が気体状態にあることを確実
化する蒸発器とを包含するものである。流量制御弁が蒸
発器の入口に結合されて蒸発器への冷却剤の流れが制御
される。この流量制御弁を通る冷却剤の流れは、蒸発器
の出口における冷却剤の温度の関数として制御される。
特に、蒸発器を通る流れは、冷却剤が蒸発器の出口にお
いて気体状態となるように制御される。したがって、液
体冷却剤が蒸発器の入口へ供給される場合、その冷却剤
が気体状態に達するべく蒸発器内に十分に滞留するよう
にその流れが減じられる。一方、流入冷却剤が既に気体
状態にある場合には、蒸発器内における滞留時間が減少
するように流れを増加し、これにより過熱を減少させ
る。液体及び気体の混合状態の流量率は、冷却剤が全て
液体である場合についての最小値と冷却剤が全て気体で
ある場合についての最大値との中間値となる。本発明の
好適な実施例において、流量制御弁は、第１及び第２の
圧力入力部を有する温度自動膨張弁と、この温度自動膨
張弁を介した蒸発器への冷却剤の流れを前記第１及び第
２の圧力入力部の間の差圧の関数として制御する弁体と
から成る。冷却剤を内包する第１のバルブが、前記温度
自動膨張弁の第１の圧力入力部にシール結合されると共
に、蒸発器へ流入する冷却剤の温度におけるバルブ内の
冷却剤の蒸気圧の関数として前記温度自動膨張弁へ第１
の制御圧力を供給するように配置されている。冷却剤を
内包する第２のバルブが、前記温度自動膨張弁の第２の
圧力入力部にシール結合されると共に、蒸発器から流出
する冷却剤の温度におけるバルブ内の冷却剤の蒸気圧の
関数として前記温度自動膨張弁へ第２の制御圧力を供給
するように配置されている。したがって、蒸発器への冷
却剤の流れは、蒸発器の両側の冷却剤の温度差の関数と
して自動的に制御され、システムを通る冷却剤の流れが
流入冷却剤の状態の関数として自動的に最大化される。
【０００６】好ましくは、第１及び第２のバルブ内にシ
ールされた冷却剤は、同一種類の冷却剤、例えば、R502
である。こうすることにより、冷却剤バルブ間における
蒸気差圧によって反映される、蒸発器の両側の温度差を
用いた場合に、他の種類の冷却剤、例えば、R22またはR
12の異なる操作特性に自動的に適合する。
【０００７】本発明の第２の実施例において、流量制御
弁は、蒸発器の出口における冷却剤の温度に反応する温
度センサに結合された熱膨張弁から成る。弁体は、前記
温度センサ、好ましくはサーミスタに電源を介して直列
に接続された熱モータ（heatmotor）へ結合されてい
る。こうすることにより、熱モータへの電流、及び流量
制御弁を通る流量率が、操作者の介在なしに、自動的に
蒸発器の出口の温度に応答する。
【０００８】本発明は、特許請求の範囲、以下の説明、
及び図面により、別の目的、特徴、及び利点と共に最も
良く理解されるであろう。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の現在のところ好適な実施例で
ある冷却剤回収システム10を示すものであり、弁16及び
蒸発器18を介して入力マニホルド14に結合されている入
口を有する圧縮器12を包含するものである。前記蒸発器
18は、そこを通過する冷却剤に熱を加えることにより、
圧縮器12の入口における冷却剤がほぼ気体状態となるこ
とを確実化するものである。圧縮器12の出口は、通過す
る冷却剤から熱を抽出してその冷却剤を液化する凝縮器
20を介して冷却剤貯蔵容器22の入口ポートに接続されて
いる。入口マニホルド14は、冷却剤が回収されるべき冷
却装置（図示せず）へ接続されるように適合されてい
る。手動で又は電子的に弁16が開放され、圧縮器12が動
作すると、冷却剤は、整備状態にある冷却装置から蒸発
器18を介して圧縮器12の入口へと回収され、圧縮器12の
出口から凝縮器20を介して貯蔵容器22へと供給される。
ここまで述べてきた内容において、システム10は、上述
の米国特許第4,768,347号及び米国特許第4,939,905号に
類似している。
【００１０】本発明においては、流量制御装置24が蒸発
器18の入口への流体の流れを制御する。図１及び図２の
実施例において、流量制御装置24は、第１及び第２の冷
却剤バルブ28,30 にそれぞれシール接続された第１及び
第２の圧力制御入力ポート32,34 を有する温度自動膨張
弁26から成る。第１の冷却剤バルブ28は、適合する選択
された種類の冷却剤を内包し、蒸発器18の入口に流入す
る冷却剤と熱伝導関係において配置され、これにより、
冷却剤バルブ28内の冷却剤の温度と、第１の圧力制御入
力ポート32に供給される冷却剤の蒸気圧とが蒸発器18の
入口における冷却剤の温度の関数として変化するように
なっている。
【００１１】最も好ましくは、第１、第２の冷却剤バル
ブ28,30内に捕捉されている冷却剤はR502等の同一種類
のものである。
【００１２】図２に示すように、温度自動膨張弁26は、
弁座38及びこの弁座38に対する接離方向に移動可能な弁
体40を有する弁胴36から成る。弁入口管継手42が弁16
（図１参照）に結合されて、弁体40の一方の側に冷却剤
が供給される。弁出口管継手44が弁座38の反対側から圧
縮器12へと冷却剤を供給する。コイルばね46が、弁胴36
内に圧縮状態で捕捉され、弁座38に対する近接位置に向
かって弁体40を付勢する。弁体40は、軸方向にて対向す
る一対の隔壁50,52へ軸48により結合されている。この
隔壁50,52は、軸方向にて対向する隔壁チャンバにおい
てそれぞれ捕捉されている。隔壁チャンバの外側は圧力
制御入力ポート32,34 へそれぞれ結合されている。小経
路54が弁体40及び弁座38に対してバイパスを形成してお
り、入口管継手42から出口管継手44への冷却剤を弁位置
に関わらず測定するようになっている。
【００１３】したがって、バルブ28内の冷却剤の蒸気圧
は、コイルばね46と協同して弁対40を弁座38に向かって
付勢すると共に、温度自動膨張弁26を通過する冷却剤の
流れを妨げる。一方、蒸発器18の出口に位置するバルブ
30内の冷却剤の蒸気圧は、コイルばね46の力に逆らって
弁体40を弁座38から離す方向に付勢し、バルブ28からの
圧力を制御する。両方のバルブ28,30に同一種類の冷却
剤を用いることにより、バルブ内の冷却剤の種類とは異
なる、システム10内を流れる他の種類の冷却剤に関連し
て流量制御装置24を動作させることが可能となる。動作
の一例として、液体冷却剤R22 が約707゜C(85゜F）にお
いて入口管継手42に供給され、蒸発器の放出温度が約62
6゜C（40゜F）である場合、バルブ28は約482633Pa（70p
sig：約614゜C (33゜F）におけるR502の飽和圧力）に等
しい第１の制御圧力を温度自動膨張弁26に与え、この温
度自動膨張弁26の吐出圧力が約406791Pa（59psig：約61
4゜C(33゜F）におけるR22の飽和圧力)となり、バルブ30
における制御圧力が約551581Pa（80psig：約626゜C （4
0゜F）におけるR502の飽和圧力）となる。コイルばね46
は、これらの条件下におかれ、約68948Pa(10psig）の差
圧において冷却剤の流れを供給すると共に、蒸発器18の
過熱を約567゜C（7゜F）（圧力効果を含む）に制御す
る。
【００１４】図３は、変形された流量制御装置24a を示
すものであり、これは、弁体40a に結合された熱モータ
57を有する電気膨張弁55を包含している。熱モータ57の
発熱体58はサーミスタ56と直列に電源の両端に接続され
ている。サーミスタ56は、蒸発器18の出口に隣接して配
置されており、蒸発器18の出口から流出する冷却剤の温
度に反応するようになっている。したがって、蒸発器18
の出口における温度上昇により、熱モータ57への電流が
減少される。そのような減少された熱モータ57への電流
によって弁体40a が弁座38a から離れる方向に移動さ
れ、蒸発器18へより多くの冷却剤を通過させることが可
能となり、これにより、サーミスタ56における温度が低
下することとなる。逆に、サーミスタにおける温度低下
により、弁座38a に向かって弁体40a が閉鎖され、冷却
剤の流れが減少する。
【００１５】現在のところ好適な実施例である図１に示
された冷却剤回収システム10に関連して本発明を開示し
てきたが、本発明は、その幅広い側面において、冷却剤
回収装置に限られるものでは全くない。実際に、本発明
は、圧縮器を用いてシステム内に冷却剤を送り込み、流
入される冷却剤が液体状態又は液体／気体混合状態であ
り、及び／又は流入される冷却剤が多数の異なる種類の
ものであるところの、あらゆる種類の冷却剤操作システ
ムにおいて適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上述のように、蒸発器手段に関
する冷却剤の温度に応じて前記蒸発器手段を通過する冷
却剤の流れを自動的に制御するので、液体冷却剤が蒸発
器の入口へ供給される場合にその冷却剤を気体状態に達
せしめるべく蒸発器内に十分に滞留させるように流れを
減少させ、また流入冷却剤が既に気体状態にある場合に
はその蒸発器内における滞留時間を減少させるように流
れを増加させて冷却剤の過熱を最小限にすることが出来
る。このため、気体状態、液体状態、又は液体／気体混
合状態のいずれの状態にある流入冷却剤をも取り扱うこ
とができ、内部を流れる冷却剤の流れを流入冷却剤の状
態の関数として最適化するように適合され、操作者の介
入を必要とせず、圧縮器の入口における冷却剤が気体状
態にあることを確実化して圧縮器の機能低下及びその損
傷の恐れを防止し、多くの異なる種類の冷却剤に関連す
る用途に適する、冷却剤回収システム等の冷却剤操作シ
ステムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現在のところ好適な実施例である冷却
剤回収システムを示す概略図である。
【図２】図１に概略的に示された流入制御弁を示す部分
断面図である。
【図３】本発明の変形実施例である流入制御弁を示す概
略図である。
【符号の説明】
12 圧縮器 18 蒸発器 24 流量制御装置 26 温度自動膨張弁 28,30 第１、第２の冷却剤バルブ 32,34 第１、第２の圧力制御入力ポート 36 弁胴 38 弁座 40 弁体 46 コイルばね 54 小経路 56 サーミスタ 57 熱モータ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入口及び出口を有する圧縮器と、この圧縮
    器の出口に接続され前記圧縮器から冷却剤を受容する手
    段と、入口及び出口を有する蒸発器手段と、この蒸発器
    手段の出口を前記圧縮器の入口に接続する手段と、前記
    蒸発器手段の入口に接続されて前記蒸発器手段への冷却
    剤の流れを制御する流量制御手段とを包含する冷却剤操
    作システムであって、前記流量制御手段が、 弁体とこの弁体を選択的に位置決めして通過する冷却剤
    の流れを制御する手段とを包含する弁手段と、 前記選択的に位置決めを行う手段に接続されると共に前
    記蒸発器手段の出口における冷却剤の温度に応じて前記
    蒸発器手段を通過する冷却剤の流れを自動的に制御し、
    前記蒸発器手段内における冷却剤の過熱を最小限にする
    手段とよりなることを特徴とする、冷却剤操作システ
    ム。
  2. 【請求項２】弁手段が、第１及び第２の圧力入力手段
    と、前記弁体に接続されて前記弁手段を介した前記蒸発
    器手段への冷却剤の流れを前記圧力入力手段間の差圧の
    関数として制御する手段とを有することを特徴とする、
    請求項１記載の冷却剤操作システム。
  3. 【請求項３】冷却剤の温度に応答する手段が、第１の圧
    力入力手段にシール結合された第１のバルブと第２のバ
    ルブとから成り、前記第１のバルブが、第１の所定種類
    の冷却剤を内包すると共に冷却剤操作システムに接続さ
    れて、蒸発器手段に流入する冷却剤の温度における前記
    第１の所定種類の冷却剤の蒸気圧の関数として前記第１
    の圧力入力手段へ第１の制御圧力を供給し、前記第２の
    バルブが、第２の所定種類の冷却剤を内包すると共に前
    記冷却剤操作システムにシール結合されて、前記蒸発器
    手段から流出する冷却剤の温度における前記第２の所定
    種類の冷却剤の蒸気圧の関数として前記第２の圧力入力
    手段へ第２の制御圧力を供給することを特徴とする、請
    求項２記載の冷却剤操作システム。
  4. 【請求項４】第１及び第２の所定種類の冷却剤が同一種
    類の冷却剤からなることを特徴とする、請求項１記載の
    冷却剤操作システム。
  5. 【請求項５】弁手段が弁体に結合された熱モータより成
    り、冷却剤の温度に応答する手段が、前記熱モータと直
    列に電源の両端に接続された温度感応型抵抗手段から成
    ることを特徴とする、請求項１記載の冷却剤操作システ
    ム。
  6. 【請求項６】入口及び出口を有する圧縮器と、この圧縮
    器の出口に接続され前記圧縮器から冷却剤を受容する手
    段と、入口及び出口を有する蒸発器手段と、この蒸発器
    手段の出口を前記圧縮器の入口に接続する手段と、前記
    蒸発器手段の入口に接続されて前記蒸発器手段への冷却
    剤の流れを制御する流量制御手段とを包含する冷却剤操
    作システムであって、前記流量制御手段が、 第１及び第２の圧力入力手段と、前記蒸発器手段へと通
    過する冷却剤の流れを前記圧力入力手段間の差圧の関数
    として制御する手段とを有する弁手段と、 前記第１の圧力入力手段にシール結合された第１のバル
    ブと、 第２のバルブとから成り、 前記第１のバルブが、第１の所定種類の冷却剤を内包す
    ると共に冷却剤操作システムに接続されて、蒸発器手段
    に流入する冷却剤の温度における前記第１の所定種類の
    冷却剤の蒸気圧の関数として前記第１の圧力入力手段へ
    第１の制御圧力を供給し、 前記第２のバルブが、第２の所定種類の冷却剤を内包す
    ると共に前記冷却剤操作システムにシール結合されて、
    前記蒸発器手段から流出する冷却剤の温度における前記
    第２の所定種類の冷却剤の蒸気圧の関数として前記第２
    の圧力入力手段へ第２の制御圧力を供給することを特徴
    とする、冷却剤操作システム。
  7. 【請求項７】第１及び第２の所定種類の冷却剤が同一種
    類の冷却剤からなることを特徴とする、請求項６記載の
    冷却剤操作システム。
  8. 【請求項８】流量制御手段が、弁座と、前記弁座に係合
    するように位置決めされた弁体と、前記弁体を前記弁座
    方向へ付勢するばね手段と、第１及び第２の圧力入力手
    段間の差圧により前記弁体上への力が前記ばね手段から
    の前記弁体上への力を超える場合に前記弁体を前記弁座
    から移動して離間させる手段とよりなることを特徴とす
    る、請求項７記載の冷却剤操作システム。
  9. 【請求項９】第１及び第２の圧力入力手段間の差圧に関
    わらず、弁体及び弁座を通過する冷却剤を測定するため
    のバイパス手段を更に包含することを特徴とする、請求
    項８記載の冷却剤操作システム。
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