JPH03225161A - 恒温装置における冷凍サイクルの液インジェクション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は恒温装置の冷凍サイクルの液インジェクション
およびオイルクーラ機構に関する。

［従来の技術］ 冷凍サイクルを用いる恒温装置では、恒温室内温度（以
下、単に室内温度もしくは室温と略記する）は１５０℃
ないし一７０℃と広範囲に亘るため、室内温度が高温の
状態において冷凍機を運転する場合か生じる。従ってこ
の場合、蒸発器から戻る冷媒は室内温度とほぼ同じ温度
の過熱ガスとなっており、従って、圧縮機の吐出ガスや
オイルの温度が高くなって圧縮機の仕様範囲を満たさな
いことが起こり得る。そこで、これを防ぐために液イン
ジェクションの必要がある。また全密閉形圧縮機ではモ
ータの熱を逃がすためのオイルクーラ機構を設けている
。

従来の恒温装置では、液インジェクション回路とオイル
クーラ機構は、別の機構として存在する。液インジェク
ション回路は、キャピラリチューブと電磁弁で構成され
、圧縮機吐出ガス温度の検知により電磁弁を開閉する構
成が一般的である。又、液インジェクション量を変化さ
せたい場合は絞り量の異なる複数のキャピラリチューブ
を切り換える方式が採用される。

オイルクーラ機構は、凝縮器冷媒配管が、凝縮器の途中
でオイルクーラ人口配管に直結し、オイルクーラ出口配
管から再び凝縮器へ戻る構造となっている。従って凝縮
器を流れる冷媒は全てオイルクーラを通過することにな
る。

なおこの種の装置として関連するものには例えは、実開
昭６３−１３２２５２か挙げられる。

［発明か解決しようとする課題］ 従来技術における液インジェクションは、電磁弁の開閉
動作で行うので冷凍サイクルの乱れか急激で、この乱れ
が室内温度制御の乱れを起すという問題があった。また
、恒温装置においては運転室内温度範囲が一７０℃から
１５０℃と広範囲にわたるため、液インジェクションの
適正量は運転室イ晶によって異なるが、従来技術ではこ
れが満足されないという問題があった。

又、恒温装置の運転可能周囲温度（恒温室外の温度）は
Ｏ℃〜４０℃と広範囲である。しかるに、従来の空冷式
の凝縮器を有する恒温装置におけるオイルクーラ機構で
は、オイルクーラを通る冷媒量が一定であるため、装置
周囲温度が低温のとき、オイルクーラを通過する冷媒量
が適正量に比較して過大になり、油温が圧縮機の仕様値
を下まわるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するため
になされたものであって、その目的は、イ夜インジェク
ション量およびオイルクーラ通過冷媒量を適正量とし、
前記のような冷凍サイクル上および油温上の問題をなく
し、冷凍サイクルの乱れを抑えて恒温装置の室内温度制
御を乱さないようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は特許請求の範囲の各請求項記載の特徴を有する
恒温装置における液インジェクション装置を提供する。

〔作　　　用］ 液インジェクションの冷媒量を適正化するための電子膨
張弁の開度制御は、 （１）恒温室内温度、周囲温度に応じ予め定めた開度に
する。又は （２）吐出ガス温度が所定限界を出たとき、該温度に応
じ連続制御たとえばＰｌ［）制御をする。

の２つの仕方がある。

オイルクーラの冷媒通過量を適正化するための電子膨張
弁の開度制御は、 （１）恒温室内温度、装置周囲温度に応じ予め定めた開
度にする。又は （２）油温が所定限界を出たとき該温度に応じ連続制御
たとえばＰＩＤ制御する。

の２つの仕方がある。

油温が低くなる運転時には、吐出ガス温度も低くなって
いるので、液インジェクション量が足りなくなることは
ない。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る恒温装置の恒温室の
部分概略断面、恒温装置の冷凍サイクル系統、およびマ
イコンへの信号の人出力を示した図である。

断熱材１３で区切られた恒温室内に、該室内の空気を冷
却する蒸発器４、該室内の空気を加熱する加熱器６、及
び該室内の空気を循環させる送風機７が配置しである。

恒温室内の温度（以下、車に室内温度もしくは室温と略
記する）は温度センサ８にて検知される。蒸発器４は、
全密閉圧縮機１、凝縮器２、減圧機構３とともに一つの
冷凍サイクルを構成する。本実施例では、凝縮器２と減
圧機構３との間に分岐管を設け、これを圧縮機のオイル
クーラ１ａの入口配管と接続する。そしてオイルクーラ
１ａの出口配管は、蒸発器４と全密閉圧縮機１の吸入側
との間に設けた分岐管に電子膨張弁５を介して接続する
。温度センサ９は恒温室外の温度を検知し、温度センサ
１０は圧縮機吐出ガス温度を検知し、温度センサ１１は
圧縮機の油温を検知する。温度センサ８〜１１で検知さ
れた各温度は制御用マイコン１２に取り込まれる。制御
用マイコン１２は、これらの温度信号を演算し、適切な
パルス状の開度信号を電子膨張弁５へ出力する。

次に本実施例に係る液インジェクションとオイルクーラ
の制御を説明する。

［従来の技術］の所でも述べたように、恒温装置では室
内温度が高温で冷凍機を運転する場合が生じ、この時、
蒸発機４から戻る冷媒は室温とほぼ同し温度の過熱ガス
となっているため、全密閉圧縮機１の吐出ガス温度や油
温が高くなり、圧縮機の仕様範囲を満たさない場合が生
しる。そこで、これを防ぐために液インジェクションの
必要があるが、恒温装置で許される室温の乱れは市場要
求で±０５℃〜±０．３℃であるため、冷凍サイクルを
ン夜インジェクションか乱すことは許されない。又、恒
温装置の室温の温度範囲は広く、蒸発器４から戻って来
る冷媒のエンタルピが室温によって異なるので、従来技
術の如き一定量の液インジェクションでは過不足が生し
ることになる。以上２つの理由で恒温装置では液インジ
ェクションの量は、吐出ガス温度を仕様範囲内にあらし
める適正量に制御される必要かある。

又、恒温装置の運転可能周囲温度は０℃〜４０℃と広範
囲である。従って従来の空冷式の凝縮器を有する恒温装
置におけるオイルクーラ機構のようにオイルクーラを通
る冷媒流量が定であるならば、装置周囲温度が低いとき
にはオイルクーラを通る冷媒流量が適正値に比べて過大
になり、油温が圧縮機の仕様値を下まわる現象が生じる
。ゆえにオイルクーラ機構を流れる冷媒流量も、圧縮機
の油温を仕様範囲にあらしめる様に適正に制御される必
要がある。

本実施例は、上記の様な液インジェクションおよびオイ
ルクーラ通過冷媒流量の適正な制御を行うものであり、
以下、これを説明する。

イ 第３図（幻は、装置の周囲温度が２０℃のときにおいて
、検出された室内温度に応じて制御される電子膨張弁５
の開度、および、それに伴う圧縮機１の吐出ガス温度と
油温の変化の様子を示したものである。図中、実線グラ
フは本実施例の場合であり、破線グラフ（従来ａ、従来
すと表示したもの）は従来技術に相当する場合である。

本実施例においては、電子膨張弁５の開度は、図示の如
く室内温度に応じ、予め定めた階段状に変化する様に制
御され、その結果、吐出ガス温度および油温は図示実線
のように変化する。液インジェクション量、すなわち、
本実施例でオイルクーラーａを通る冷媒流量、のイ 適正値は、第３図（＃）の室内温度２０℃から４０℃ま
での区間では、該区間の実線図示の膨張弁開度によって
得られるものとする。もし従来ａの破線で示すように膨
張弁開度すなわち液インジェクション量が室内温度に依
らずこのまま一定だとすると、吐出ガス温度及び油温は
室内温度５０℃付近で仕様値上限を越えることとなる。

又、室内温度６０〜８０℃の区間では、吐出ガス温度、
油温が仕様を満たす液インシェイ クジョンの適正量は第３図（７）の当該区間の実線図示
の膨張弁開度で得られるものとする。もし従来すの破線
で示す如く膨張弁開度すなわち液インジェクション量が
このまき一定だとすると、室内温度３０℃付近で油温が
仕様の下限を下回ることになる。しかし、かＳる事態は
、本実施例においては、膨張弁５の開度を図示の如く室
内温度に応じて階段状に変化させるから、起らない。

口 第３図（Ｊ）は、室内温度が２０℃のときにおいて、検
出された周囲温度に応じてなされる膨張弁５の開度制御
の仕方、および、それに伴う油温および吐出ガス温度の
変化の様子を示したものであり、実線および破線の意味
は前記第３図（６）の場合と同様である。もし、従来Ｃ
の破線で示すように膨張弁開度が周囲温度に依らず定だ
とすると、周囲温度が２０℃以下に低下したとき、オイ
ルクーラを通過する冷媒の温度が下がり、周囲温度１０
℃以下では油温の仕様下限値を満足できなくなるが、本
実施例では周囲温度に応じて実線の如く膨張弁５の開度
を制御するので、かＳる事態は起きない。

以上が、室内温度、周囲温度によって予め電子膨張弁５
の開度を決めておく制御方式の一実施例である。

電子膨張弁５の開度制御に関して他の実施例を以下に第
４図、第５図を用いて述べる。

第４図は圧縮機の吐出ガス温度に応じて膨張弁５の開度
を制御する例を示す。室内温度の上昇、周囲温度の上昇
などの理由で吐出ガス温度は上昇する。今、圧縮機の吐
出ガス温度の仕様範囲の上限が１３０℃であるとする。

膨張弁５の開度制御を行わないならば吐出ガス温度は仕
様範囲の上限を越えてしまう。そこで本実施例では制御
温度として１２０℃を設定し、吐出ガス温度が１２０℃
より３　ｄｅｇ低い温度になったとき電子膨張弁５の開
度をＰＩＤ制御し、吐出ガス温度を１２０℃に保つよう
にする。吐出ガス温度が１２０℃より３　ｄｅｇ以上低
くなれば再び電子膨張弁５の開度を標準開度に戻す。こ
の様な制御により吐出ガス温度は常に圧縮機の仕様上限
を満足できる。

第５図（ａ）は、油温が仕様の上限を越えないように検
知油温に基づいて電子膨張弁５の開度を制御する例を示
す。吐出ガス温度と同様に、油温も室温の上昇や周囲温
度の上昇などの理由で上昇する。圧縮機の油温の仕様上
限が９０℃であるとする。電子膨張弁５の開度制御を行
わないと、油温は仕様範囲上限を越えてしまう。

そこで本実施例では制御温度として８０℃を設定し、油
温が８０℃より３　ｄｅｇ低い温度になったとき、電子
膨張弁５の開度をＰＩＤ制御し、油温を８０℃に保つよ
うにする。油温が８０℃より３　ｄｅｇ以上低くなれば
再び電子膨張弁５の開度を標準開度に戻す。この制御に
より油温は圧縮機の仕様上限を満足できる。

第５図（ｂ）は、油温が仕様の下限値を下回らない様に
検知油温に基づいて電子膨張弁５の開度を制御する例を
示す。電子膨張弁５の開度を制御しなければ、室温の低
下、周囲温度の低下により、油温が圧縮機の仕様値下限
を下まわる現象が生じる。そこで本実施例では、該下限
値１０℃に対して制御温度２０℃を設定し、油温が２０
℃より３　ｄｅｇ高い温度になったとき電子膨張弁５の
開度をＰＩＤ制御して油温を２０℃に保つようにする。

油温が２０℃より３　ｄｅｇ以上高くなれば、開度を標
準開度に戻す。これにより、油温を圧縮機仕様下限値を
満足するように制御することができる。

以上、圧縮機の吐出ガス温度または油温を仕様範囲内に
保つように、室内温度、周囲温度、吐出ガス温度または
油温の検出値に応じて電子膨張弁５の開度を制御する幾
つかの制御方式を説明したが、恒温装置としては、必要
に応じ、このうちいずれか一つの方式を採用し、又は二
つもしくはそれ以上の方式の組み合わせとすることもで
きる。かする制御を前記制御用マイコン１２に行わせる
。

第２図は、液インジェクション冷媒をオイルクーラなし
で電子膨張弁５を介して圧縮機吸入側に導入する様にし
た点において第１区と相違している例を示す。液インジ
ェクションで圧縮機オイルも冷却されるので、本例でも
、前述した制御を通用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、液インジェクションに因る冷凍サイク
ルの乱れを少なくすることができるので、液インジェク
ション時の恒温室内温度の乱れが例えば±０．５から±
０．３℃と小さくなる様にできる。

また、広い恒温室内温度にわたって液インジェクシジン
量を適正量に制御でき、吐出ガス温度が仕様の限界を越
えることがない。

又、周囲温度が低い時に、オイルを冷却する冷媒流量を
小さくすることができるので油温の低下が防止できる効
果がある。

又、適正な液インジェクション量、オイル冷却量が得ら
れることにより、むだなバイパス冷媒がなく、冷凍能力
の低下を最小に押える効果がある。

又、液インジェクション回路、オイルクーラ機構を一体
化することにより、信頼性も高くなり、安価で信頼性の
高い冷凍サイクルを供給できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の恒温装置の実施例の構成を
示す概要図、 第３図（イ）　、　（０）は本発明実施例の恒温装置の
制御方法における膨張弁開度、吐出ガス温度、油温の変
化の様子を示す図、 第４図は本発明実施例の恒温装置の他の制御方法を示す
もので吐出ガス温度と膨張弁開度の関係を示す図、 第５図（ａ）　、　（ｂ）は本発明実施例の恒温装置の
制御方法を示すもので油温と膨張弁開度関係を示す図で
ある。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・減圧機構、
４・・・蒸発器、５・・・電子膨張弁、６・・・加熱器
、７・・・送風機、８・・・室温センサ、９・・・装置
周囲温度センサ、 １０・・・吐出ガス温度センサ、 １１・・・油温センサ、 １２・・・制御用マイコン、１３・°°断熱材、１ａ・
・・オイルクーラ。 第１図 マイコンの人士た侶ろ 第２図 マイコンの入出方イ言号 第３図 室内５里度（’Ｃ） 周囲温度（’Ｃ） 第４図 時間経通 第５図（α）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機から出た冷媒が凝縮器、減圧機構および蒸発
   器をこの順に通って圧縮機に戻る様にした冷凍サイクル
   を備え、該蒸発器を恒温室内の冷却器として設置してな
   る恒温装置において、凝縮器と減圧機構との間の冷媒路
   から分岐し開度可変の電子膨張弁を経て蒸発器と圧縮機
   の吸入側との間の冷媒路に接続した液インジェクション
   冷媒路を設け、圧縮機吐出ガス温度および／又は圧縮機
   油温度を仕様範囲内に保つ様に上記電子膨張弁の開度を
   制御する制御手段を備えたことを特徴とする、恒温装置
   における冷凍サイクルの液インジェクション装置。 ２、圧縮機から出た冷媒が凝縮器、減圧機構および蒸発
   器をこの順に通って圧縮機に戻る様にした冷凍サイクル
   を備え、該蒸発器を恒温室内の冷却器として設置してな
   る恒温装置において、凝縮器と減圧機構との間の冷媒路
   から分岐し圧縮機のオイルクーラおよび開度可変の電子
   膨張弁を経て蒸発器と圧縮機の吸入側との間の冷媒路に
   接続した液インジェクション冷媒路を設け、圧縮機吐出
   ガス温度および／又は圧縮機油温度を仕様範囲内に保つ
   様に上記電子膨張弁の開度を制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする、恒温装置における冷凍サイクルの液
   インジェクション装置。 ３、前記制御手段は、恒温室内温度センサおよび周囲温
   度センサと、これらセンサの検知温度に応じ予めそれら
   の関数として定めた開度をとる様に前記電子膨張弁の開
   度を制御する制御器とからなる請求項１又は２記載の、
   恒温装置における冷凍サイクルの液インジェクション装
   置。 ４、前記制御手段は、圧縮機吐出ガス温度センサおよび
   ／又は圧縮機油温度センサと、これらセンサの一方また
   は両方の検知温度が夫々の所定限界温度から逸脱したと
   き、その逸脱を解消する様に前記電子膨張弁の開度を連
   続制御する制御器とからなる請求項１又は２記載の、恒
   温装置における冷凍サイクルの液インジェクション装置
   。