JPS5823544B2 - 冷媒制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍機に係り、更に詳しくは温度式自動膨張弁
の冷媒流量制御領域を拡大して冷凍負荷の低下があって
もこれに対応した能力での安定した冷凍運転を維持し得
て、小容量型のものにも適用可能な新規構造の冷媒制御
装置に関する。

圧縮器、凝縮器、蒸発器を備えた冷凍装置は冷媒流量を
制御するだめの装置として温度式自動膨張弁がひろく使
用されるが、この膨張弁は蒸発器出口の過熱度がセット
値に保持されるごとく、冷凍流量を制御するものであっ
て、過熱度を可変として冷凍能力を低減させ得る機能を
有するものではない。

従って冷凍負荷が減少した場合の冷凍能力低減をはかる
には、前記膨張弁とは別の後述する諸機構によって能力
の調節を従来は行っていた。

即ち、先ず一つは冷凍回路中にホットガスバイパス回路
を設けて、軽負荷時に高圧冷媒ガスの一部を凝縮器をバ
イパスして蒸発器側に流通させる手段であるが、これは
高圧々力が下り、かつ低圧圧力が上ることとなるので、
吸入ガス量（重量）が増えて圧縮機の仕事量が多くなる
結果、能力低下時に電力消費量が減らなくて、ランニン
グコストが高くつく欠点があった。

今一つは冷房機の場合にクーラのファン風量を低減する
手段であるが、これは吹出温度が下るために、コールド
ドラフトが発生して利用者に不快感を与える実用上の欠
陥は免れ得なかった。

さらにまた、他の手段として圧縮機の容量を制御するも
のがあるが、その代表的な形態としてはアンローダ機構
を圧縮機に付設するのが多く、多気筒構造となるので大
形とならざるを得なく、小形の冷凍装置に適用し難い問
題があった。

このように従来の諸種の制御手段は、夫々一長一短があ
り、解決すべき問題を依然として有している。

本発明はか（る事実に対処して、極めて簡単な構造で形
成することが可能であり、しかも冷凍負荷が軽い場合或
いは冷凍能力を低減させたい場合に冷凍能力を低減させ
た状態で冷凍運転を安定的に自動コントロールし得て、
さらに従来の前記諸欠陥も悉く排除することができる新
規な冷媒制御装置を提供しようとするものであり、か〜
る本発明の内容については、添付図面の１実施例装置に
係る下記の説明によって明確にされる。

第１図は本発明装置の実施に係る冷房機の配管系統図で
あるが、図において１は圧縮機、２はファン３を有する
対空気形凝縮器、４は温度式自動膨張弁（以下膨張弁と
略称する）、５は蒸発器であって、図示の如き公知の冷
房サイクルを形５ｉしている。

前記膨張弁４は過熱度制御用として、凝縮器２から蒸発
器５に至る液管に介設しているが、その弁作動機構とし
てのベローズ６に制御要素である感温筒１０内の冷媒圧
力を伝達するために弁箱内に圧力室９を形成し、この圧
力室９に蒸発器５出１０から圧縮機ＩＫ至る低圧ガス管
に添設した前記感温筒１０を連絡することにより、蒸発
器５を出た低圧冷媒ガスの温度を検知した感温筒１０の
作用で膨張弁４に所定過熱度に応じた弁調節を行わせる
ようになっている。

第１図中、７は膨張弁４の弁体であり、また、８は膨張
弁４の静止過熱度（弁７が閉状態から開き始める温度）
を決定するための前記圧力室９内圧力に抗する弾機力を
与えるバネである。

この膨張弁４は弁の開度自動作動が次のように一三つの
力の平衡により行われる。

弁を開閉するために作用する力は感温筒１０内の圧力に
相当した力、ｐ、ｂ即ちベローズ６によって仕切られた
圧力室９内でベローズ６の上面に作用し弁７を開く方向
に働ら〈力と、蒸発圧力に相。

当した力ｐｌ、即ちベローズ６の下面に作用して弁７を
閉じる方向に働く力と、バネ８０力Ｆ、即ちベローズ６
の下方にステムを通じて荷重を伝え、弁７を閉じる方向
に働く力とであって、これ等３つの力は釣合の状態にあ
る。

即ちｐｂ−ｐｌ＝Ｆな。る関係を保持し、こｋでばねの
力Ｆを例えば過熱度５℃で弁開度が安定するように調節
する。

しかして上記膨張弁４において、本発明はバネ８０力Ｆ
を通常の場合よりも若干強く調整し、設定過熱度を高く
し、そしてバネ力Ｆと釣合わせるため罠、感温筒１０内
の圧力に相当した前記力ｐｂもガス管１２内の冷媒のみ
によって加熱された場合に生ずる圧力より高く設定させ
ている。

この力ｐｂを高く設定させる手段として、前記感温筒１
０に傍熱電気ヒータ１１を設けて、該加熱能力を調節す
ることによって、感温筒１０内圧力を随意変更し得るよ
う形成している。

上記傍熱電気ヒータ１１は例えば感温筒１０の筒体に線
状電気ヒータを巻着したり、感温筒１０とガス管１２と
の接触部に薄板状電気ヒータを介挿させるなどの手段に
よって簡単に傍熱構造と成し得る。

この場合のバネ力と、電気ヒータ１１の加熱容量との設
定に当っては次の如き要領によって行うのである。

即ち、前記電気ヒータ１１を定格容量で加熱運転した際
に、標準冷凍負荷に対し所定基準の過熱度例えば５℃が
得られる如く、前記膨張弁４のバネ弾力を増強側に調節
して、膨張弁４の静止過熱度を上げるようにすれば良く
、かくすることによって見掛は上の過熱度を上昇させる
ことができる。

そして、前記ヒータ１１を第２図に１例として示す電気
回路により、容量調節可能に制御し、冷凍能力低下時に
オン−オフ操作を含みヒータ１１の発熱容量が低下する
如く成すものである。

上記電気回路は冷凍負荷の変動に応じて変化する冷媒の
圧力や温度を検知する検出器例えば室温検知用負特性サ
ーミスタＴＨを要素とする温度検出器１３と、このサー
ミスタ１３の抵抗変化を電圧変化として出力する反転形
電圧増幅器１４と、該増幅器１４の出力に対して正特性
的にサイリスタの点弧位相角を制御する位相制御回路１
５と、位相角制御信号に応じて点弧位相角を変え、直列
関係に存する電気ヒータ１１への通電々流を制御するサ
イリスタ１６とから構成ｇｉ”ｅ−て、前記サーミスタ
１３が冷凍負荷の低下を室温の低下の形で検出すると、
増巾器１４にインプットされる電圧は低下するので、該
増幅器１４の出力電圧が増大する結果、位相制御回路１
５の点弧角が引き延ばされてサイリスタ１６の出力電流
が減少し、電気ヒータ１１０発熱容量を低下するように
作動する。

上記電気回路は本発明装置に係る制御系の１例を示した
ものであって、か（る無段階の発熱能力制御方式は勿論
、オン・オフ操作を含む段階的な発熱能力制御方式によ
るものであっても良い。

又、前記温度検出器１３に替えて、冷凍回路の高圧又は
低圧を検出し或いは外気温度を検出する各種の検出器を
用いても差支えなく、要は冷凍負荷の高；低に応じて変
動する各種の状態を検出し得るものであれば使用可能で
あり、更に、手動で任意に電気ヒータの発熱能力を低下
させるごと〈制御可能としたものでも良い。

斜上の構成になる冷房機の運転態様を次に説明する。

冷房機が通常の標準負荷状態で運転中の場合には、前記
電気回路のサイリスタ１６出力が増大する結果、ヒータ
１１の発熱容量が大となり、感温筒１０を加熱する熱量
が木きいために、その内部圧力が増大して弾力を増強し
たバネとの圧差罠よって、前記膨張弁４は静止過熱度が
蒸発器出口冷媒の過熱度を例えば５℃にコントロールす
るような値に調節されるので、冷房機を全負荷状態の冷
凍能力で運転することができる。

冷房運転中に、外気温低下等により冷凍負荷が標準負荷
状態より軽くなってくると、前述した作動をなす電気回
路によってヒータ１１の発熱容量が少くなるために、感
温筒１０を加熱する能力が低下する。

その結果、感温筒１０の内部圧力が低下して、前記膨張
弁４は閉弁側に作動する。

かくして冷凍回路の低圧々力が下り、蒸発器５出口冷媒
の過熱度が所定過熱度例えば５℃よりも犬となり、下記
の如き緒特性が発揮されるのであ。

る。

即ち、圧縮機１の吸入ガス量（重量）が減ることから仕
事量が減って能力低下するし、蒸発器５では過熱域部分
が多くなり、クーラ能力が減るので風量を不変としてい
ても吹出温度が下らず、コ。

−ルドドラフトの発生するおそれはなくなる。

本発明は以上述べた説明から明らかなよう罠、過熱度制
御用温度式自動膨張弁４の感温筒１０に電気ヒータ１１
を付設して、該ヒータ１１を定格発熱容量で作動した際
に標準冷凍負荷に対し所定。

基準の冷媒過熱度が得られる如く、前記膨張弁４のバネ
弾力増強手段等により、該膨張弁４の見掛は上の過熱度
設定値を上昇させて全負荷運転を可能とすると共に、前
記ヒータ１１をその発熱容量が低下する方向に制御して
冷凍能力を低減し得るようにしたから、本発明装置の実
施になる冷凍機は軽負荷時或いは任意に蒸発器出口冷媒
の過熱度のセット値を高くさせることができて、このセ
ット値を基準に本来持っているガス式膨張弁の過熱度を
一定にする冷媒流量コントロールが自動的に行われるの
で冷凍能力低減時に圧縮機への液戻りを確実に防止する
し、圧縮機の仕事量低下による電力消費の軽減が行われ
てランニングコストの節減がはかれる。

さらに、冷凍能力低減時に蒸発器中の過熱域部分が増大
してクーラ能力が減少するため蒸発器用ファンの風量を
不変としても吹出温度が低下することはなく、コールド
ドラフトを感じさせない運転を持続することができる。

また、感温筒１０にヒータ１１を付設するだけの簡易な
手段で冷凍機の能力制御を行えるので装置コストは至っ
て低廉におさまるし、運転制御も非常に簡単であり、し
かもアンロード制御方式が採用できない小容量形冷凍機
に容易に適用し得る利点を有する。

以上の如く本発明は種々のすぐれた効果を奏し装置コス
トの低減による経済的利点と相俟って実用価値に富むと
ころ頗る犬なる冷媒制御装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る冷房機の配管系統図、
第２図は第１図々示冷房機における電気制御回路の要部
のブロック線図である。 ２・・・・・・凝縮器、４・・・・・・温度式自動膨張
弁、５・・・・・・蒸発器、１０・・・・・・感温筒、
１１・・・・・・ヒータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 凝縮器２と蒸発器５とを連絡する液管に介設した温
   度式自動膨張弁４の感温筒１０な、蒸発器５から圧縮機
   １に至る低圧管路に添設して、オン・オフ操作を含み発
   熱容量を可変となし得るヒータ１１を前記感温筒１０に
   対し熱交換可能に付設すると共に、前記ヒータ１１を定
   格容量で作動した際に標準冷凍負荷に対し所定基準の冷
   媒過熱度が得られるように、前記膨張弁４のバネ弾力増
   強手段等によって該膨張弁４の見掛は上の過熱度設定値
   を上昇させる全負荷運転を可能とする一方、前記ヒータ
   １１の発熱容量を必要に応じ低減させて冷凍能力を低減
   可能としたことを特徴とする冷媒制御装置。