WO2014196662A1 - 恒温液循環装置及び恒温液の温度調整方法 - Google Patents

恒温液循環装置及び恒温液の温度調整方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a thermostatic liquid circulation system that cools or heats a load by supplying a temperature-controlled thermostatic liquid to a load, and a method of adjusting the temperature of the thermostatic liquid.
  • thermostatic liquid circulation system which cools or heats the load by supplying a temperature-regulated thermostatic liquid to the load is known as described in, for example, Patent Document 1.
  • the thermostatic liquid circulation system generally includes a thermostatic liquid circuit 41 that cyclically supplies a temperature-regulated thermostatic liquid to a load 40 and a refrigeration circuit 42 that regulates the temperature of the thermostatic liquid, as schematically shown in FIG. And a control unit 43 that controls the entire apparatus.
  • the constant temperature liquid circuit 41 includes a tank 44 for containing the constant temperature liquid, a pump 45 for supplying the constant temperature liquid in the tank 44 to the load 40, and a temperature sensor 46 for measuring the temperature of the constant temperature liquid supplied to the load 40.
  • the refrigeration circuit 42 compresses the gaseous refrigerant into a high temperature / high pressure gaseous refrigerant, and cools the high temperature / high pressure gaseous refrigerant sent from the compressor 47.
  • the low pressure liquid refrigerant is evaporated by heat exchange with the constant temperature liquid to form a low pressure gaseous refrigerant, and the low pressure gaseous refrigerant is sent to the compressor 47.
  • control unit 43 controls the opening degree of the first electronic expansion valve 49, the rotation speed of the compressor 47, and the like according to the temperature of the constant temperature liquid measured by the temperature sensor 46, and the evaporator By adjusting the flow rate of the refrigerant liquid supplied to 50, the temperature of the thermostatic liquid is adjusted to be close to the set temperature.
  • the thermostatic liquid circulation system is provided with a bypass channel 51 connecting the high pressure side and the low pressure side (the outlet side of the first electronic expansion valve 49) of the compressor 47, and the second electron
  • the expansion valve 52 is connected, and when the compressor 47 is turned off, the second electronic expansion valve 52 is opened to partially discharge the high pressure side gaseous refrigerant of the compressor 47 to the low pressure of the compressor 47. It is made to flow to the side so that the pressure equalization operation can be accelerated.
  • An object of the present invention is to provide a thermostatic liquid circulation system and a thermostatic liquid temperature control method capable of performing temperature control and pressure equalization operation of thermostatic liquid by a simple circuit configuration using one electronic expansion valve. is there.
  • a thermostatic liquid circulation system of the present invention a thermostatic liquid circuit for cyclically supplying a temperature-regulated thermostatic liquid to a load, and heat exchange between the thermostatic liquid and the refrigerant. And a controller for controlling the entire apparatus, wherein the thermostatic liquid circuit includes a tank for containing the thermostatic liquid, a pump for supplying the thermostatic liquid in the tank to a load, and a load.
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the constant temperature liquid to be supplied includes a compressor for compressing the gaseous refrigerant into a high temperature / high pressure gaseous refrigerant, and a high temperature / high pressure refrigerant sent from the compressor
  • Heat of the liquid refrigerant with the constant temperature liquid It is constituted by replacing by evaporation to a low pressure gaseous refrigerant, and connecting the low pressure gaseous refrigerant to the compressor in series and in the form of a circulating circuit in series, and the control unit
  • the compressor is on / off controlled according to the temperature of the constant-temperature liquid measured by a sensor, and when the compressor is
  • Control is performed, and when the compressor is off, control is performed to maintain the pressure equalization opening for a certain period of time by setting the opening degree of the electronic expansion valve to be a pressure equalization opening degree larger than the opening degree in the restricted open state. It is characterized in that it is configured as follows.
  • the controller turns on the compressor when the temperature of the constant-temperature liquid exceeds the set temperature and reaches the upper limit value, and the compressor turns on the opening degree of the electronic expansion valve.
  • Control is performed to increase the steady-state opening by increasing it once and then gradually reducing it to the steady-state opening, and turn off the compressor when the temperature of the constant-temperature liquid falls below the set temperature and reaches the lower limit. It is preferable that control be performed such that the opening degree of the electronic expansion valve is the opening degree for pressure equalization and the opening degree of the electronic expansion valve is the steady-state opening degree after a predetermined time has elapsed.
  • the temperature of the thermostatic liquid supplied to a load is measured by a temperature sensor, and the compressor is controlled according to the temperature of the thermostatic liquid.
  • On / off control is performed, and when the compressor is on, control is performed to change the degree of opening of the electronic expansion valve under a limited open state smaller than that at full opening, and when the compressor is off, the electronic expansion valve
  • the controller is characterized in that control is performed to maintain the pressure-equalizing opening for a certain period of time by making the pressure-opening degree larger than the opening degree in the restricted open state.
  • the compressor when the temperature of the constant temperature liquid exceeds the set temperature and reaches the upper limit value, the compressor is turned on and the electronic expansion valve is opened just before the compressor is turned on. Control is performed to increase the steady-state opening by gradually increasing the steady-opening degree to the steady-opening degree, and when the temperature of the thermostatic liquid falls below the set temperature and reaches the lower limit, the compressor is turned off It is desirable that the opening degree of the electronic expansion valve be maintained at the pressure equalization opening degree for a fixed time, and the opening degree of the electronic expansion valve be the steady state opening degree after the elapse of the fixed time.
  • rough temperature adjustment of the constant temperature liquid is performed by on / off control of the compressor, and fine temperature adjustment when the compressor is on restricts the opening degree of the electronic expansion valve. This is done by finely changing it below, and when the compressor is turned off, the opening degree of the electronic expansion valve is held at a pressure equalization opening degree that is larger than the opening degree in the restricted open state for a certain period of time Thus, the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side in the refrigeration circuit is reduced to equalize pressure, thereby preventing an overload when the compressor is turned on next time.
  • pressure equalization in the refrigeration circuit is performed to stably control the on / off of the compressor, and at the same time fine flow rate adjustment of the refrigerant is performed to control the thermostatic liquid To perform the fine temperature control of That.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a thermostatic liquid circulation system according to the present invention.
  • the constant temperature liquid circulation apparatus cyclically supplies a temperature controlled constant temperature liquid to a load to cool or heat the load, and the temperature constant liquid is set to a temperature set by heat exchange with a refrigerant. It has the refrigerating circuit 2 which temperature-controls, and the control part 3 which controls the whole apparatus.
  • the constant temperature liquid circuit 1 measures a temperature of a tank 4 for containing the constant temperature liquid, a pump 6 for supplying the constant temperature liquid in the tank 4 to the load 5, and a temperature of the constant temperature liquid supplied to the load 5. It has a temperature sensor 7 for liquid, and a cooling pipe 9 for exchanging heat with the refrigerant of the refrigeration circuit 2 in the heat exchanger 8 with a constant temperature liquid returned from the load 5 to adjust the temperature to a set temperature.
  • the temperature controlled thermostatic liquid is returned to the tank 4.
  • the outlet 4 b of the tank 4 and the suction port 6 a of the pump 6 are connected by a first supply pipe 11, and the discharge port 6 b of the pump 6 and the inflow side pipe 13 of the load 5 are a second supply pipe 12.
  • the constant temperature solution temperature sensor 7 is connected to the second supply pipe 12.
  • the outflow side pipe 14 of the load 5 is connected to a first return pipe 15 communicating with the inlet 9 a of the cooling pipe 9, and the outlet 9 b of the cooling pipe 9 is an inlet 4 a of the tank 4 by a second return pipe 16.
  • a flow switch 17 is connected to the second return pipe 16 to measure the flow rate of the constant temperature liquid.
  • a drain discharge pipe 18 is connected to the first supply pipe 11, and a drain discharge port 18a is provided at one end of the drain discharge pipe 18.
  • the refrigeration circuit 2 cools the compressor 20 which compresses a gaseous refrigerant into a high temperature / high pressure gaseous refrigerant, and cools the high temperature / high pressure gaseous refrigerant sent from the compressor 20 through the first pipe 27.
  • a low-temperature low-pressure liquid refrigerant sent through a pipe 29 is evaporated by heat exchange with the constant temperature liquid to form a low-pressure gaseous refrigerant, and the low-pressure gaseous refrigerant is sent to the compressor 20 through a fourth pipe 30.
  • the condenser 21 is an air-cooled condenser which cools a refrigerant by a fan 24b driven by an electric motor 24a.
  • a refrigerant pressure sensor 31 for measuring the pressure of the liquid refrigerant is connected to the second pipe 28, and the third pipe 29 is for the refrigerant for measuring the temperature of the liquid refrigerant at the outlet 22a of the electronic expansion valve 22.
  • a first temperature sensor 32 is connected, and a refrigerant second temperature sensor 33 for detecting the temperature of the gaseous refrigerant drawn into the compressor 20 is connected to the fourth pipe 30.
  • the first refrigerant temperature sensor 32 and the second refrigerant temperature sensor 33 are connected to the control unit 3 and are configured to control the entire apparatus by the control unit 3.
  • FIG. 2 shows a timing chart in the case where the temperature control of the constant temperature liquid is performed by the control unit 3.
  • This control example is the case where the heat generating load 5 is cooled by the constant temperature liquid, and the operation in the case where temperature control of the constant temperature liquid is performed according to this timing chart will be described below.
  • the constant temperature liquid is supplied to the load 5 by activating the pump 6 at time t0.
  • the compressor 20 in the refrigeration circuit 2 is in the OFF state and the refrigerant is not circulating, cooling of the constant temperature liquid is not performed. Therefore, the thermostatic liquid supplied to the load 5 absorbs heat by cooling the load 5, and the temperature gradually rises from the set temperature T0. Further, the opening degree of the electronic expansion valve 22 in the refrigeration circuit 2 is maintained at a constant opening degree (steady opening degree) O1 under the restricted open state smaller than the full open state.
  • the temperature of the constant temperature liquid is constantly measured by the temperature sensor 7 for constant temperature liquid, and when the temperature of the constant temperature liquid reaches an upper limit value T1 higher by a fixed value than the set temperature T0 at time t1, the compressor 20 is Is turned on to circulate the refrigerant in the refrigeration circuit 2, and heat exchange between the refrigerant flowing in the evaporator 23 and the constant temperature liquid flowing in the cooling pipe 9 is performed in the heat exchanger 8, The thermostatic liquid is cooled. At this time, the degree of opening of the electronic expansion valve 22 is finely controlled in the restricted open state, and the flow rate of the refrigerant changes accordingly, whereby the temperature of the thermostatic liquid is finely adjusted. In the example shown in FIG.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 22 is a curve at the control maximum opening degree O2 slightly larger than the steady state opening degree O1. It is controlled so that the opening degree gradually decreases and finally becomes equal to the steady-state opening degree O1. As a result, the temperature of the thermostatic liquid temporarily exceeds the upper limit T1 immediately after the compressor 20 is turned on, and then gradually decreases while turning downward.
  • the compressor 20 is turned off and the refrigerant in the refrigeration circuit 2 is circulated. Is stopped, and heat exchange between the refrigerant and the constant temperature liquid in the evaporator 23 is stopped.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 22 is preferably turned off at the same time as the pressure opening degree O3 which is larger than the control maximum opening degree O2. After being linearly expanded and held at the pressure equalization opening O3 and maintained in that state for a certain period of time, the opening degree of the electronic expansion valve 22 is rapidly and linearly returned to the steady state opening O1, The state is maintained.
  • the temperature of the constant temperature liquid temporarily falls below the lower limit value T2 immediately after the compressor 20 is turned off, and then gradually rises, starting to rise.
  • the electronic expansion valve 22 is held at the pressure equalization opening degree O3
  • the electronic expansion valve 22 on the low pressure side from the upstream side of the electronic expansion valve 22 on the high pressure side in the refrigeration circuit 2 The refrigerant flows to the downstream side of and the pressure difference operation is reduced in a short time by performing the pressure equalization operation.
  • the compressor 20 When the temperature of the constant temperature solution reaches the upper limit again at time t3, the compressor 20 is turned on and cooling of the constant temperature solution is performed again. At this time, in the refrigeration circuit 2, the electronic expansion is performed. Since the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side is reduced by the pressure equalizing operation by the valve 22, the compressor 20 does not become overloaded when the compressor 20 is started, and the start of the compressor 20 is disturbed. To be done smoothly. Then, the temperature control of the constant temperature liquid is performed by repeating the operation, and the load 5 is cooled.
  • the rough temperature adjustment of the constant temperature liquid is performed by the on / off control of the compressor 20, and the fine temperature adjustment when the compressor 20 is on changes the opening degree of the electronic expansion valve 22.
  • This is performed by finely changing under the restricted open state, and when the compressor 20 is turned off, the opening degree of the electronic expansion valve 22 is larger than the open degree in the restricted open state.
  • pressure equalization in the refrigeration circuit 2 is performed to stably control the compressor on / off, and at the same time, it is possible to Fine adjustment of temperature of thermostatic liquid by adjusting flow rate It is possible to perform an integer.
  • the control of the opening degree of the electronic expansion valve 22 when the compressor 20 is turned on and off is performed at the same time when the compressor 20 is turned on and off. However, at least one of when the compressor 20 is turned on and / or off, as shown by a dotted line in FIG. After the lapse of time, the opening degree of the electronic expansion valve 22 may be controlled. Further, the opening degree of the electronic expansion valve 22 does not have to be changed along the curve as shown in FIG. 2, and may be changed along other curves. In particular, when the opening degree of the electronic expansion valve 22 is expanded to the pressure equalization opening degree O3 and when the pressure equalization opening degree O3 is reduced to the steady state opening degree O1, the opening degree is inclined along a straight line or curve. It may be enlarged and reduced.

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Abstract

1つの電子膨張弁を使用した簡単な回路構成によって恒温液の温度調整と均圧動作を行うようにする。恒温液の温度に応じて冷凍回路の圧縮機(20)をオン・オフ制御すると共に、該圧縮機(20)がオンの時には、電子膨張弁(22)の開度を全開時より小さい制限開放状態下で変化させることにより、冷媒の流量を調整して恒温液の温度調整を行い、前記圧縮機(20)がオフの時には、前記電子膨張弁(22)の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度に一定時間維持することにより、冷凍回路内の高圧部と低圧部との圧力差をなくし、前記圧縮機がオンした時の過負荷をなくす。

Description

恒温液循環装置及び恒温液の温度調整方法
 本発明は、温度調整された恒温液を負荷に供給することによって該負荷を冷却又は加熱する恒温液循環装置及び前記恒温液の温度調整方法に関するものである。
 温度調整された恒温液を負荷に供給することによって該負荷を冷却又は加熱する恒温液循環装置は、例えば特許文献1に記載されているように公知である。この恒温液循環装置は、通常、図3に概略的に示すように、温度調整された恒温液を負荷40に循環的に供給する恒温液回路41と、前記恒温液を温度調整する冷凍回路42と、装置全体を制御する制御部43とを有している。
 前記恒温液回路41は、前記恒温液を収容するタンク44と、該タンク44内の恒温液を負荷40に供給するポンプ45と、負荷40に供給される恒温液の温度を測定する温度センサ46とを有し、また、前記冷凍回路42は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機47と、該圧縮機47から送られる高温高圧のガス状冷媒を冷却して高圧の液状冷媒にするコンデンサ48と、該コンデンサ48から送られる高圧の液状冷媒を膨張させて低温低圧の液状冷媒にする第1電子膨張弁49と、該第1電子膨張弁49から送られる低温低圧の液状冷媒を前記恒温液との熱交換により蒸発させて低圧のガス状冷媒にし、この低圧のガス状冷媒を前記圧縮機47に送る蒸発器50とを有している。
 そして、前記温度センサ46で測定された恒温液の温度に応じて、前記制御部43で、前記第1電子膨張弁49の開度や前記圧縮機47の回転数等を制御し、前記蒸発器50に供給される冷媒液の流量を調整することにより、前記恒温液の温度を設定温度に近づけるように調整している。
 一方で、この種の恒温液循環装置においては、前記圧縮機47がオフの状態からオンになる場合、該圧縮機47の高圧側(出口側)と低圧側(入口側)との圧力差が大きいと、過負荷になって該圧縮機47を起動させることができない。このため、前記圧縮機47がオフの状態にあるとき、前記高圧側から低圧側へと冷媒が流れることによって圧力差が小さくなるような時間(均圧動作時間)をおき、そのあとで前記圧縮機47をオンさせる必要がある。この均圧時間は通常は数分間程度である。
 しかし、このような均圧動作時間をおくと、その間前記冷凍回路42が稼働できないため、負荷40による恒温液の温度上昇が大きくなり、その後の該負荷40の冷却又は加熱に様々な支障を来すことになる。
 そこで、前記恒温液循環装置には、前記圧縮機47の高圧側と低圧側(第1電子膨張弁49の出口側)とを結ぶバイパス流路51を設け、該バイパス流路51に第2電子膨張弁52を接続し、前記圧縮機47がオフになったとき、この第2電子膨張弁52を開放して前記圧縮機47の高圧側のガス状冷媒の一部を該圧縮機47の低圧側に流し、それによって均圧動作を速めることができるようにしている。
 しかし、均圧動作のためにこのような構成にすると、前記電子膨張弁52は高価であると同時に、前記バイパス流路51の設置も必要になるため、装置のコストアップや構造の複雑化が避けられない。
特開2003-28515号公報
 本発明の目的は、1つの電子膨張弁を使用した簡単な回路構成によって恒温液の温度調整と均圧動作を行うことができる、恒温液循環装置及び恒温液の温度調整方法を提供することにある。
 前記目的を達成するため、本発明の恒温液循環装置は、温度調整された恒温液を負荷に循環的に供給する恒温液回路と、前記恒温液の温度を該恒温液と冷媒との熱交換により調整する冷凍回路と、装置全体を制御する制御部とを有し、前記恒温液回路は、前記恒温液を収容するタンクと、該タンク内の恒温液を負荷に供給するポンプと、負荷に供給される恒温液の温度を測定する温度センサとを有し、前記冷凍回路は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機と、該圧縮機から送られる高温高圧のガス状冷媒を冷却して高圧の液状冷媒にするコンデンサと、該コンデンサから送られる高圧の液状冷媒を膨張させて低温低圧の液状冷媒にする電子膨張弁と、該電子膨張弁から送られる低温低圧の液状冷媒を前記恒温液との熱交換により蒸発させて低圧のガス状冷媒にし、この低圧のガス状冷媒を前記圧縮機に送る蒸発器とを、順次直列かつ循環回路状に接続することにより構成され、前記制御部は、前記温度センサで測定された恒温液の温度に応じて前記圧縮機をオン・オフ制御すると共に、該圧縮機がオンの時には、前記電子膨張弁の開度を全開時より小さい制限開放状態下で変化させる制御を行い、前記圧縮機がオフの時には、前記電子膨張弁の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度にして、該均圧用開度を一定時間維持する制御を行うように構成されたことを特徴とする。
 本発明において、前記制御部は、前記恒温液の温度が設定温度を上回って上限値に達したとき、前記圧縮機をオンにすると共に、前記電子膨張弁の開度を、前記圧縮機がオンになる直前の定常開度より一旦大きくしたあと徐々に小さくして該定常開度にする制御を行い、前記恒温液の温度が設定温度を下回って下限値に達したとき、前記圧縮機をオフにすると共に、前記電子膨張弁の開度を前記均圧用開度にし、一定時間経過後に該電子膨張弁の開度を前記定常開度にする制御を行うように構成されていることが望ましい。
 また、本発明に係る恒温液の温度調整方法は、前記恒温液循環装置において、負荷に供給される前記恒温液の温度を温度センサで測定し、該恒温液の温度に応じて前記圧縮機をオン・オフ制御すると共に、該圧縮機がオンの時には、前記電子膨張弁の開度を全開時より小さい制限開放状態下で変化させる制御を行い、前記圧縮機がオフの時には、前記電子膨張弁の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度にして、該均圧用開度を一定時間保持する制御を行うことを特徴とする。
 前記方法においては、前記恒温液の温度が設定温度を上回って上限値に達したとき、前記圧縮機をオンにすると共に、前記電子膨張弁の開度を、前記圧縮機がオンになる直前の定常開度より一旦大きくしたあと徐々に小さくして該定常開度にする制御を行い、前記恒温液の温度が設定温度を下回って下限値に達したとき、前記圧縮機をオフにすると共に、前記電子膨張弁の開度を前記均圧用開度に一定時間保ち、一定時間経過後に該電子膨張弁の開度を前記定常開度にすることが望ましい。
 本発明によれば、恒温液の大まかな温度調整を圧縮機のオン・オフ制御により行うと共に、圧縮機がオンしているときの微細な温度調整は、電子膨張弁の開度を制限開放状態下で微細に変化させることにより行うようにし、また、前記圧縮機がオフになった時には、前記電子膨張弁の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度に一定時間保持することにより、冷凍回路内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくして均圧化を図り、それによって次に前記圧縮機がオンになるときの過負荷を防止するようにしたので、1つの電子膨張弁だけを使用した簡単な回路構成により、冷凍回路内の均圧動作を行って前記圧縮機を安定的にオン・オフ制御すると同時に、冷媒の微細な流量調整を行って恒温液の微細な温度調整を行うことができる。
本発明に係る恒温液循環装置の一実施形態を示す構成図である。 図1の恒温液循環装置の動作タイミングチャート図である。 従来の恒温液循環装置の構成図である。
 図1は本発明に係る恒温液循環装置の一実施形態を示すものである。この恒温液循環装置は、温度調整された恒温液を負荷に循環的に供給して該負荷を冷却又は加熱する恒温液回路1と、前記恒温液を冷媒との熱交換によって設定された温度に温度調整する冷凍回路2と、装置全体を制御する制御部3とを有している。
 前記恒温液回路1は、前記恒温液を収容するタンク4と、該タンク4内の恒温液を前記負荷5に供給するポンプ6と、前記負荷5に供給される恒温液の温度を測定する恒温液用温度センサ7と、前記負荷5から還流する恒温液を、熱交換器8で前記冷凍回路2の冷媒と熱交換させて設定温度に調整する冷却管9とを有し、該冷却管9で温度調整された恒温液が前記タンク4に戻されるように構成されている。
 前記タンク4の出口4bと前記ポンプ6の吸込口6aとは、第1供給管11により接続され、該ポンプ6の吐出口6bと前記負荷5の流入側配管13とは、第2供給管12により接続され、該第2供給管12に前記恒温液用温度センサ7が接続されている。また、前記負荷5の流出側配管14は、前記冷却管9の入口9aに通じる第1戻り管15に接続され、該冷却管9の出口9bは第2戻り管16によって前記タンク4の入口4aに接続され、該第2戻り管16に、恒温液の流量を測定するフロースイッチ17が接続されている。また、前記第1供給管11にはドレン排出管18が接続され、このドレン排出管18の一端にドレン排出ポート18aが設けられている。
 一方、前記冷凍回路2は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機20と、該圧縮機20から第1配管27を通じて送られる高温高圧のガス状冷媒を冷却し、高圧の液状冷媒にするコンデンサ21と、該コンデンサ21から第2配管28を通じて送られる高圧の液状冷媒を膨張させ、低温低圧の液状冷媒にする電子膨張弁22と、該電子膨張弁22から第3配管29を通じて送られる低温低圧の液状冷媒を前記恒温液との熱交換により蒸発させて低圧のガス状冷媒にし、この低圧のガス状冷媒を第4配管30を通じて前記圧縮機20に送る蒸発器23とを、順次直列かつ循環回路状に接続することにより構成されている。前記コンデンサ21は、電動モータ24aで駆動されるファン24bによって冷媒を冷却する空冷式のコンデンサである。
 前記第2配管28には、液状冷媒の圧力を測定する冷媒用圧力センサ31が接続され、前記第3配管29には、前記電子膨張弁22の出口22aにおける液状冷媒の温度を測定する冷媒用第1温度センサ32が接続され、前記第4配管30には、前記圧縮機20に吸入されるガス状冷媒の温度を検出する冷媒用第2温度センサ33が接続されている。
 前記恒温液回路1における前記ポンプ6、恒温液用温度センサ7、フロースイッチ17と、前記冷凍回路2における前記圧縮機20、コンデンサ21の電動モータ24a、電子膨張弁22、冷媒用圧力センサ31、冷媒用第1温度センサ32、冷媒用第2温度センサ33は、それぞれ前記制御部3に接続され、該制御部3によって装置全体が制御されるように構成されている。
 図2には、前記制御部3によって前記恒温液の温度制御を行う場合のタイミングチャートが示されている。この制御例は、発熱する負荷5を恒温液で冷却する場合であり、以下に、このタイミングチャートに従って前記恒温液の温度制御を行う場合の作用について説明する。
 先ず、時刻t0にポンプ6が起動されることによって恒温液が負荷5に供給される。このとき、前記冷凍回路2における圧縮機20はオフの状態にあり、冷媒は循環していないため、前記恒温液の冷却は行われていない。従って、負荷5に供給された前記恒温液は、該負荷5を冷却することによって熱を吸収し、設定温度T0から次第に温度が上昇する。また、前記冷凍回路2における前記電子膨張弁22の開度は、全開時より小さい制限開放状態下において、一定の開度(定常開度)O1に保たれている。
 前記恒温液の温度は、前記恒温液用温度センサ7で常に測定されており、該恒温液の温度が、時刻t1に設定温度T0より一定値だけ高い上限値T1に達すると、前記圧縮機20がオンになって冷凍回路2内を冷媒が循環し、前記熱交換器8において、前記蒸発器23内を流れる冷媒と前記冷却管9内を流れる恒温液との熱交換が行われることにより、該恒温液が冷却される。このとき、前記電子膨張弁22の開度は、前記制限開放状態下において微細に制御され、それに伴って前記冷媒の流量が変化することにより、前記恒温液の微細な温度調整が行われる。図2に示す例では、実線で示すように、圧縮機20がオンになった直後に、前記電子膨張弁22の開度が、前記定常開度O1より少し大きい制御時最大開度O2に曲線的に拡大し、そのあと該開度が徐々に小さくなって最後に前記定常開度O1に等しくなるように制御されている。
 これにより、前記恒温液の温度は、圧縮機20がオンになった直後に前記上限値T1を一旦上回るが、そのあと下降に転じて徐々に低下していく。
 そして、前記恒温液の温度が設定温度T0を下回り、時刻t2に該設定温度T0より一定値だけ低い下限値T2に達すると、前記圧縮機20がオフになって冷凍回路2内の冷媒の循環が停止し、蒸発器23での該冷媒と前記恒温液との熱交換は中止される。また、前記圧縮機20がオフになった直後に、好ましくはオフになるのと同時に、前記電子膨張弁22の開度が、前記制御時最大開度O2より大きい均圧用開度O3に急速かつ直線的に拡大されてこの均圧用開度O3に保持され、その状態が一定時間維持されたあと、該電子膨張弁22の開度は前記定常開度O1に急速かつ直線的に戻され、その状態が維持される。
 前記圧縮機20のオフにより、前記恒温液の温度は、該圧縮機20がオフになった直後に前記下限値T2を一旦下回るが、そのあと上昇に転じて徐々に上昇していく。また、前記電子膨張弁22が均圧用開度O3に保持されているとき、前記冷凍回路2内において、高圧側である前記電子膨張弁22の上流側から、低圧側である該電子膨張弁22の下流側へと冷媒が流れ、均圧動作が行われることによって前記冷凍回路2内の圧力差は短時間で小さくなる。
 前記恒温液の温度が時刻t3で再び上限値に達すると、前記圧縮機20がオンになって再び該恒温液の冷却が行われるが、このとき、前記冷凍回路2内においては、前記電子膨張弁22による均圧動作によって高圧側と低圧側との圧力差は小さくなっているため、前記圧縮機20の起動時に該圧縮機20が過負荷になることなく、該圧縮機20の起動は支障なく円滑に行われる。そして、前記動作が繰り返されることにより前記恒温液の温度調整が行われ、負荷5が冷却される。
 このようにして、前記恒温液の大まかな温度調整を圧縮機20のオン・オフ制御により行うと共に、圧縮機20がオンしているときの微細な温度調整は、電子膨張弁22の開度を制限開放状態下で微細に変化させることにより行い、また、前記圧縮機20がオフになった時には、前記電子膨張弁22の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度O3に一定時間保持し、冷凍回路2内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくして均圧化を図ることにり、前記圧縮機20が再びオンになる際の過負荷を防止するようにしているので、1つの電子膨張弁22だけを使用した簡単な回路構成により、冷凍回路2内の均圧動作を行って前記圧縮機を安定的にオン・オフ制御すると同時に、冷媒の微細な流量調整を行って恒温液の微細な温度調整を行うことができる。
 なお、前記実施形態においては、前記圧縮機20がオン及びオフになったときの前記電子膨張弁22の開度の制御を、何れも、該圧縮機20がオン及びオフになるのと同時に行っているが、該圧縮機20がオンになったとき及びオフになったときの少なくとも一方においては、図2に点線で示すように、該圧縮機20がオン及び/又はオフになったあと一定の時間経過後に、前記電子膨張弁22の開度の制御を行っても良い。
 また、前記電子膨張弁22の開度は、必ずしも図2のような曲線に沿って変化させる必要はなく、その他の曲線に沿って変化させても良い。特に、前記電子膨張弁22の開度を均圧用開度O3に拡大させるとき、及び該均圧用開度O3から定常開度O1に縮小させるときには、該開度を傾斜する直線又は曲線に沿って拡大及び縮小させても良い。
  1   恒温液回路
  2   冷凍回路
  3   制御部
  4   タンク
  5   負荷
  6   ポンプ
  7   温度センサ
 20   圧縮機
 21   コンデンサ
 22   電子膨張弁
 23   蒸発器
 O1   定常開度
 O3   均圧用開度
 T0   設定温度
 T1   上限値
 T2   下限値

Claims (4)

  1.  温度調整された恒温液を負荷に循環的に供給する恒温液回路と、前記恒温液の温度を該恒温液と冷媒との熱交換により調整する冷凍回路と、装置全体を制御する制御部とを有し、
     前記恒温液回路は、前記恒温液を収容するタンクと、該タンク内の恒温液を負荷に供給するポンプと、負荷に供給される恒温液の温度を測定する温度センサとを有し、
     前記冷凍回路は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機と、該圧縮機から送られる高温高圧のガス状冷媒を冷却して高圧の液状冷媒にするコンデンサと、該コンデンサから送られる高圧の液状冷媒を膨張させて低温低圧の液状冷媒にする電子膨張弁と、該電子膨張弁から送られる低温低圧の液状冷媒を前記恒温液との熱交換により蒸発させて低圧のガス状冷媒にし、この低圧のガス状冷媒を前記圧縮機に送る蒸発器とを、順次直列かつ循環回路状に接続することにより構成され、
     前記制御部は、前記温度センサで測定された恒温液の温度に応じて前記圧縮機をオン・オフ制御すると共に、該圧縮機がオンの時には、前記電子膨張弁の開度を全開時より小さい制限開放状態下で変化させる制御を行い、前記圧縮機がオフの時には、前記電子膨張弁の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度にして、該均圧用開度を一定時間維持する制御を行うように構成された、
    ことを特徴とする恒温液循環装置。
  2.  前記制御部は、前記恒温液の温度が設定温度を上回って上限値に達したとき、前記圧縮機をオンにすると共に、前記電子膨張弁の開度を、前記圧縮機がオンになる直前の定常開度より一旦大きくしたあと徐々に小さくして該定常開度にする制御を行い、前記恒温液の温度が設定温度を下回って下限値に達したとき、前記圧縮機をオフにすると共に、前記電子膨張弁の開度を前記均圧用開度にし、一定時間経過後に該電子膨張弁の開度を前記定常開度にする制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の恒温液循環装置。
  3.  温度調整された恒温液を負荷に循環的に供給する恒温液回路と、前記恒温液の温度を該恒温液と冷媒との熱交換により調整する冷凍回路とを有し、該冷凍回路は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機と、該圧縮機からの高温高圧のガス状冷媒を冷却して高圧の液状冷媒にするコンデンサと、該コンデンサからの高圧の液状冷媒を膨張させて低温低圧の液状冷媒にする電子膨張弁と、該電子膨張弁からの低温低圧の液状冷媒を前記恒温液との熱交換により蒸発させて低圧のガス状冷媒にし、この低圧のガス状冷媒を前記圧縮機に送る蒸発器とを、順次直列かつ循環回路状に接続することにより構成された恒温液循環装置において、前記冷凍回路を制御して前記恒温液の温度を調整するための方法であって、
     負荷に供給される前記恒温液の温度を温度センサで測定し、該恒温液の温度に応じて前記圧縮機をオン・オフ制御すると共に、該圧縮機がオンの時には、前記電子膨張弁の開度を全開時より小さい制限開放状態下で変化させる制御を行い、前記圧縮機がオフの時には、前記電子膨張弁の開度を前記制限開放状態時の開度より大きい均圧用開度にして、該均圧用開度を一定時間保持する制御を行うことを特徴とする恒温液の温度調整方法。
  4.  前記恒温液の温度が設定温度を上回って上限値に達したとき、前記圧縮機をオンにすると共に、前記電子膨張弁の開度を、前記圧縮機がオンになる直前の定常開度より一旦大きくしたあと徐々に小さくして該定常開度にする制御を行い、前記恒温液の温度が設定温度を下回って下限値に達したとき、前記圧縮機をオフにすると共に、前記電子膨張弁の開度を前記均圧用開度に一定時間保ち、一定時間経過後に該電子膨張弁の開度を前記定常開度にすることを特徴とする請求項3に記載の温度調整方法。
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