JPS59200171A - 圧力比を設定値と比較するための装置および該装置を備えた冷凍機械 - Google Patents

圧力比を設定値と比較するための装置および該装置を備えた冷凍機械

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JPS59200171A
JPS59200171A JP59073114A JP7311484A JPS59200171A JP S59200171 A JPS59200171 A JP S59200171A JP 59073114 A JP59073114 A JP 59073114A JP 7311484 A JP7311484 A JP 7311484A JP S59200171 A JPS59200171 A JP S59200171A
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/12Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/04Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
    • F25B1/047Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of screw type

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は、少なくとも一方の圧力は蒸気と圧力平衡関係
にあるガスに作用する様な2種の圧力間の圧力比を設定
値と比較するためのセンサに関する。
本発明はまたかかるセンサを備えた機械に関する。
〔従来技術〕
圧縮機を用いた冷凍システムまたは空調システムの重要
な操作パラメータは圧縮比(即ち、圧縮機の上流側と下
流側との間の吸入側と吐出側との間の圧力比)である。
この圧縮比(本明細書では“r″で表す)は冷凍サイク
ルの主要な熱力学特性であり、特に熱効率を支配するも
のである。
特に構造上の圧縮比が不変である容積型の回転圧縮機(
例えば、ベーン圧縮機やスクリュー圧縮機)においては
、システムの圧縮比が構造上の圧縮比から大幅に外れた
場合には効率は急激に低下する。
ここで、「構造上の圧縮比」とは、圧縮機自体の幾何学
的構造によって定まる圧力比を意味するものとし、「シ
ステムの圧縮比」とは、吐出圧力と吸入圧力との比を意
味するものとする。これら2種の圧縮比は一般には互い
に異なるもので、システムの圧縮比は圧縮機の吸入側お
よび吐出側に何が接続されるかに依存している。例を挙
げて説明すれば、吸入側と吐出側の両方を大気に接続し
た場合には、システムの圧縮比はほぼ1になる。
このため、例えば米国特許3,088,659に開示さ
れた様に、構造上の圧縮比を変化させて該圧縮比を運転
時の圧縮比に近づけるための種々の装置が提案されてい
る。
そのための簡単な手段は、西独特許3.143.193
や米国特許4,362,472に開示されている様に圧
縮機に不特定多数の圧縮比を設ける(このためには複雑
で高価な装置が必要となる)代りに、単に2つの圧縮比
を設けることである。
この手段は実に極めて簡単なもので、例えば米国特許3
,088,659の第1図に示されている様に、2つの
位置の間で変位可能な単一のピストンが圧縮比制御用の
スライダーを作動させる様になっており、夫々のピスト
ン位置は2種の構灘上の圧縮比の夫々に対応している。
この装置は、不特定多数の圧縮比を提供する装置はど完
全ではないが、圧縮比2.5〜6の範囲内で理想的解決
手段の2%に近い効率を実現できると共に、損失は圧縮
機の構造上圧縮比を1つのみにした場合の8〜1−%に
することができる。
その場合の問題点は、システムの圧縮比を検出し、構造
上圧縮比の調整手段を作動させるためのピストンに作用
する圧力を設定しもしくは無効にするに必要な指令をこ
の検出圧縮比に基いて与えるための測定装置を提供する
ことであった。
この測定を行うため種々の装置が提案された。
例えば、2つの圧カセンザを用い、その出力を電気的数
値に変換して比較し、ソレノイド弁制御用の電気信号に
変換するというものである。
しかし、かかる装置は、圧力を電気信号に変換し再び電
気信号を圧力信号に変換する必要があることか為、複雑
である。他方において、従来のピストン装置やダイアフ
ラム装置は圧力差を簡単に検出することはできるが、圧
縮比を検出することはできない。
〔発明の概要〕
本発明は液化可能ガス処理機械の2つの場所で得られる
第1圧力と第2圧力との比を設定値と比較するための装
置を提供するもので、この装置は、可動部材と、該可動
部材に接続された制御手段と、互いに対向する2方向に
おいて前記可動部材に前記第1圧力に比例した応力を作
用させると共に第2液化可能ガスの圧力に比例した応力
を作用させるための手段、とを備えて成り、前記第1液
化可能ガスはその凝縮液とほぼ平衡しており、前記凝縮
液の少なくとも一部分はハウジング内に収容されており
、前記ハウジングは、機械の領域のうち、第1液化可能
ガスが前記第2圧力を受けると共に第1ガスがその凝縮
液とほぼ平衡する領域と伝熱接触する様になっており、
所与の温度における該第2液化可能ガスの蒸気圧は前記
圧力比が前記設定値に等しい時の前記第1圧力にほぼ等
しいことを特徴としている。性質が異なる二種の液体は
、同一の温度にさらされる限りその液相と気相が平衡に
達している場合には、温度が広範囲に変っても圧力比は
殆んど変動しないという特性を呈するのである。
本発明は、可動部材の一方の側には第1圧ノJ(設定値
と比較される比を構成する第1圧力)を作用させ、他方
の側には流体圧力を作用させるものであり、この流体圧
力は、前記法則に従い、第2圧力(比を構成する第2圧
力)に対し成る種のほぼ一定の比r。の関係にある。従
って、第1圧力が流体圧力に等しい時(即ち、設定値と
比較される比rがroに等しい時)には、理論的に可動
部材の平衡が得られ、この比rが設定値となる。
本発明の他の目的は圧縮比調節手段を備え液化可能な第
1ガスを吸入領域から吐出領域へと圧送可能な圧縮機を
提供することにあり、この圧縮機は圧力比を設定値と比
較するための前述の装置を備えて成り、該比較装置は吐
出領域の圧力と吸入領域の圧力との比を設定値と比較し
得る様に圧縮機に接続されており、前記比較装置の制御
手段は圧縮比調節手段に接続されていて、吸入圧力に対
する吐出圧力の比が設定値以上の時には圧縮比が比較的
高くなり、その逆の場合には圧縮比が比較的低くなる様
になっている。
〔実施例〕
次に、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図には容積型圧縮機1を示した。この実施例では圧
縮機は2軸スクリユ一圧縮機であり、圧縮機の吐出管2
から吐出された高圧の冷媒は、コンデンサ3、アキュー
ムレータ4、膨張弁5、エバポレータ6へと流れる。エ
バポレータ6は導管7により圧縮機の吸入領域に接続さ
れている。
公知の如く、スライダー8は実線で示した位置と破線で
示した位置との間で摺動可能である。スライダー8がこ
れらの極端位置間で摺動すると、吐出領域が圧縮機内に
開口する点の位置が変り、その結果、「構造上の圧縮比
」が増減する。
スライダー8の位置はピストン9により制御される。こ
のピストン9はばね10により実線で示した極端位置に
付勢されており、この位置はスライダーの実線位置に対
応している。ばね10の作用に抗して導管11を介して
ピストン9に圧力流体を作用させれば、ピストン9は破
線で示した位置(これは破線で示したスライダー位置に
対応する)に移動する。ピストン9は完全に液密ではな
い(即ち、多少のクリアランスをもって嵌合されている
)ので、加圧流体(即ち、この実施例では圧縮機の吐出
管2からの冷媒ガス)の送給を停止した時には、ピスト
ンはばね10の作用ならびにスライダ一端面における圧
力の作用により実線位置に押し戻される。
吐出管2と導管11との間の導通はセンサ12により制
御される。
このセンサ12は本体16を備え、この本体16の内部
は可撓性のダイアフラム17によって2つの室に分割さ
れている。このダイアフラム17はアーム18と弁体1
9から成る制御手段を作動させるもので、この弁体19
は導管11に連通したオリフィス20を開閉する様にな
っている。
本体16内の室のうちオリフィス20側の室には導管1
3が接続してあり、この導管13は吐出管2と導通して
いる。
本体16内の他方の室は導管14を介して球15と連通
している。この球15はエバポレータ6と伝熱関係にあ
る。
球15内には液体21が装入してあり、この液体はその
蒸気22と圧力平衡関係にある。
液体21は特定温度における蒸気圧が冷媒ガスの蒸気圧
よりも大きい様な物質を選ぶ。冷媒はエバポレータ6内
で気化するもので、液体21の蒸気圧に対する冷媒の蒸
気圧の比はroである。
第3図のグラフにおいて、横軸はエバポレータの温度t
を示し、縦軸は蒸気圧の対数を表す。曲線23はエバポ
レータ6内の液状冷媒に対応するもので、温度が24で
示す値の時に圧力P1が25で示す値である事を表す。
曲線26は球15内の液体21に対応するもので、この
液体は同じ温度(点24で示す)の場合に圧力pz(点
27で示す)を受ける。
これから分る様に、点24の位置が変っても点25と点
27の距離はほぼ一定であり、即ち、2つの蒸気圧の対
数の差はほぼ一定である。これは蒸気圧の比が一定であ
る事を意味する。
仮に、例えば、冷媒回路中の冷媒がR114であり、球
15の液体として冷媒R22を用いた場合には、0℃の
時の蒸気圧比はPg/P、 = 5.0010.808
=6.18であり、−20℃の時の蒸気圧比はP 2 
/ P 1= 2.4610.369 = 6.66で
ある。
前述の温度範囲では、吐出圧力が吸入圧力の6.2〜6
.7倍以上になった時には、導管13(第2図)内の圧
力は球15から供給される圧力より高くなり、ダイアフ
ラムが移動して弁体19を持上げる。その結果、ピスト
ン9には高圧が作用してスライダー8を破線位置に向っ
て前方に摺動させ、構造上の圧縮比が増大せられる。圧
力が低下すれば、弁体19は再び閉弁し、スライダー8
は元に戻り、構造上の圧縮比は低減するので、構造上圧
縮比は低いシステム圧縮比に修正される。
もちろん、球15には一種の液体のみでなく複数の液体
の混合物を装入して所望の圧力比を得ることができる。
複数の液体の混合物の圧力は蒸気圧の分圧の合計であり
、この合計蒸気圧は各液体の蒸気圧とそのモル濃度に比
例する。
前述の数値例において球15内の冷媒R22を、50重
量%のR22(’分子量86.5)と50重量%のR1
14(分子量170.9)との混合物で置き換えれば、
夫々のモル濃度は、50/86.5=0.578 、お
よび、50/170.9 =0.292となる。
従って、混合物中のモル比は、 R22については、0.578/ (0,578+0.
292) =0.665  、 R114については、0.292/ (0,578+0
.292) =0.335となる。
従って、混合物の蒸気圧は、 0℃では、0.665 x 5 + 0.335 x 
O,80B = 3.60となり、 一20℃では、0.665 x 2.46 + 0.3
35 x O,369=1.76 となる。
従って、R114との圧力比は、夫々、3.6010.
808=4.45、および、17610.369=4.
’77となる。
以上の実施例では、球15はエバポレータと伝熱接触し
ているものとして説明したが、冷媒が蒸発する任意の場
所に配置することが可能であり、例えば、圧縮機が油噴
射式でなく冷媒噴射式の場    ′合には圧縮機1の
吸入側に配置することもできる。
また、液体21またはその蒸気の損失を防止できる限り
、ダイアフラム17に代えて、液密ピストン、ベローズ
等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のセンサを用いた冷凍システムの模式図
、第2図は第1図のセンサの断面図、第3図は本発明を
説明するグラフである。 1・・・2軸スクリユ一型圧縮機、2・・−・吐出管、
3・・−コンデンサ、4−  アキュームレータ、5−
111脹弁、6−ニバボレータ、7−導管、8・−圧縮
比調節用スライダー、9−ピストン、10・・−ばね、
12・・・センサ(比較袋w)、15・−球(ハウジン
ク)、16−・・−センサ本体、17・−ダイアフラム
、18・−アーム、19−・−弁体、20−オリフィス
、21−・−第2液化可能ガスの液体。 以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、液化可能ガス処理機械の2つの点で得られる第1圧
    力と第2圧力との比を設定値と比較するための装置であ
    って、該装置は、可動部材と、該可動部材に接続された
    制御手段と、互いに対向する2方向において前記可動部
    材に該第1圧力に比例した応力を作用させると共に第2
    液化可能ガスの圧力に比例した応力を作用させるための
    手段、とを備えて成り、該第1液化可能ガスはその@縮
    環とほぼ平衡しており、該凝縮液の少なくとも一部分は
    ハウジング内に収容されており、該ハウジングは、処理
    機械のうち、第1液化可能ガスが該第2圧力を受けると
    共に該第1液化可能ガスがその凝縮液とほぼ平衡する領
    域と伝熱接触する様になっており、所与の温度における
    該第2液化可能ガスの蒸気圧は前記圧力比が該設定値に
    等しい時の該第1圧力にほぼ等しいことを特徴とする比
    較装置。 2、前記可動部材の一方の側には該第1圧力が作用し他
    方の側には該第2液化可能ガスが作用する特許請求の範
    囲第1項記載の比較装置。 3、前記第2液化可能ガスの液体は異なる蒸気圧をもっ
    た2種の成分から成る特許請求の範囲第1項記載の比較
    装置。 4、圧縮比調節手段を備え液化可能な第1ガスを吸入領
    域から吐出領域へと圧送するための圧縮機を備えた冷凍
    機械であって、該冷凍機械は圧縮機の吐出領域と吸入領
    域で得られる第1圧力と第2圧力との比を設定値と比較
    するための比較装置を備えて成り、 該比較装置は、可動部材と、該可動部材に接続された制
    御手段と、互いに対向する2方向において該可動部材に
    該第1圧力に比例した応力を作用させると共に第2液化
    可能ガスの圧力に比例した応力を作用させるための手段
    、とを備えて成り、該第1液化可能ガスはその凝縮液と
    ほぼ平衡しており、該凝縮液の少なくとも一部分はノ1
    ウジング内に収容されており、該ハウジングは圧縮機の
    うち第1液化可能ガスが該第2圧力を受けると共に第1
    液化可能ガスがその凝縮液とほぼ平衡する領域と伝熱接
    触する様になっており、所与の温度における該第2液化
    可能ガスの蒸気圧は前記圧力比が該設定値に等しい時の
    該第1圧力にほぼ等しくなっており、 前記比較装置は吐出領域の圧力と吸入領域の圧力との比
    を設定値と比較し得る様に圧縮機に接続されており、該
    比較装置の該制御手段は、吸入圧力に対する吐出圧力の
    比が該設定値以上の時には圧縮比を比較的高く設定しそ
    の逆の場合には圧縮比を比較的低く設定し得る様に該圧
    縮比調節手段に接続されていることを特徴とする冷凍機
    械。 5、前記第1圧力は吐出圧力であり、該可動部材はケー
    シング内の吐出圧を受けており、該制御手段は、吐出領
    域に接続された導管と、該圧縮比調節手段を作動させる
    ためのシリンダに接続された導管、との間の導通を該ハ
    ウジングを介して制御するための弁部材から成る特許請
    求の範囲第4項記載の冷凍機械。 6、該ハウジングは吐出領域と吸入領域との間に配設さ
    れた冷凍回路のエバポレータと伝熱接触している特許請
    求の範囲第5項記載の冷凍機械。
JP59073114A 1983-04-14 1984-04-13 圧力比を設定値と比較するための装置および該装置を備えた冷凍機械 Pending JPS59200171A (ja)

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FR8306080A FR2544522B1 (fr) 1983-04-14 1983-04-14 Capteur de rapport de pression
FR8306080 1983-04-14

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FR (1) FR2544522B1 (ja)
GB (1) GB2138971B (ja)

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FR2544522A1 (fr) 1984-10-19
US4570451A (en) 1986-02-18
DE3413495A1 (de) 1984-10-18
GB2138971B (en) 1986-07-30
GB2138971A (en) 1984-10-31
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