JPS5930363Y2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷凍装置に関し、詳しくは圧縮機と凝縮器と膨
張機構と蒸発器とを夫々冷媒配管により連結して循環冷
凍サイクルを構成すると共に、前記圧縮機の吐出ガス温
度が許容値以上に上昇するのを防止するように構成した
冷凍装置の改良に関するものである。

従来、圧縮機の吐出ガス温度が許容値（一般的に１２０
−１３０℃）以上に上昇するのを防止する対策としては
、例えば受液器と膨張機構との間の高圧側冷媒配管と、
蒸発器と圧縮機との低圧側冷媒配管との間に、電磁弁を
介設した吐出ガス低下用の配管を接続し、圧縮機からの
吐出ガス温度が許容値以上に昇温した時に、この温度を
サーモスタットによって検知し、前記電磁弁を開放して
、高圧側の液冷媒を圧縮機の吸入側へ流通すべ（構成し
たものが知られている。

しかしながら、上記構成の従来装置においては、吐出ガ
ス温度の異常昇温時に、冷媒が蒸発器をバイパスするた
め、冷凍能力にロスが生じてエネルギー有効比（ＥＥＲ
）が低下するばかりでなく、制御機器の付加に伴って装
置全体の製造コストが高くなる欠点があった。

本考案は斯る事情に鑑みて、電気量変化によって弁を開
閉する電動膨張弁を用い、通常運転時は圧縮機吸入ガス
温度と蒸発温度との温度差が一定になる如く過熱度制御
する一方、吐出ガス温度が許容値以上になった時は、該
吐出ガス温度を許容値以下に低下する如き制御を行なう
構成によって、従来装置の如く冷媒が蒸発器をバイパス
することがなく、従来装置に比較して冷凍能力およびエ
ネルギー有効比（ＥＥＲ）の向上を図ることができ、そ
のうえ、装置の製造コストも安価にすることができる冷
凍装置を提供しようとするものである。

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は本考案に係る冷凍装置の冷媒回路図で、同図中
、１は圧縮機、２は凝縮器、３は受液器、４は電動膨張
弁、５は蒸発器であって、これらを冷媒配管によって閉
ループ状に接続して循環冷凍サイクルを構成している。

前記電動膨張弁４は電気量の変化たとえば電磁コイル６
に通電する電流の変化によって弁７を開閉するものであ
る。

すなわち、該電動膨張弁４はその弁ハウジング８に冷媒
人口９と冷媒出口１０とを形成すると共に、前記冷媒人
口９を冷媒通路１１およびプランジャ室１２奪介して前
記冷媒出口１０に連通させ、さらに、前記プランジャ室
１２には先端に弁７を設げたプランジャ１３を上下動可
能に挿設し、前記電磁コイル６に通電する電流の大小に
応じて弁Ｔと弁座１４との開度を可変すべく構成したも
のである。

また、前記冷媒回路中の圧縮機吸入ライン１５には、前
記圧縮機１への吸入ガスの温度を検出する第１温度セン
サ１６を設げる一方、前記蒸発器５の近傍には、蒸発温
度を検出する第２温度センサ１７を設げている。

さらに、前記冷媒回路中の圧縮機仕出ライン１８には、
前記圧縮機１からの吐出ガスの温度を検出する第３温度
センサ１９を設けると共に、前記圧縮機１からの吐出ガ
スの温度を検出して低温側もしくは高温側端子に切り換
わる温度スイッチ２０を設けている。

ここで、前記の第１．第、２および第３の各温度センサ
１６，１７．１９としてはサーミスタを用いる。

該サーミスタは周知の如く温度によって大幅に抵抗値が
変化する半導体素子であり、一般に負の温度係数を有し
ていて、温度が上がると逆に抵抗値が小さくなる特性を
持つものである。

次に、前記電動膨張弁４の電磁コイル６等を負荷とする
電気回路の構成を第２図に基づいて説明する。

同図中、Ｂは直流電源の入力端子で、この入力端子Ｂは
は前記温度スイッチ２０を接続している。

該温度スイッチ２０は低温側、端子２０Ｌと高温側端子
２０Ｈとを有するもので、前記圧縮機吐出ガスの温度が
例えば１３０℃に達すると同スイッチ２０は高温側端子
２０Ｈに切り換わり、該スイッチ２０が一旦高温側端子
２０Ｈに切り換わると、前記圧縮機吐出ガスの温度が例
えば１２０’ｌ：’！で低下しないと低温側端子２０Ｌ
に切り換わらないようになっている。

すなわち、前記温度スイッチ２０は１０℃の作動温度差
を有するものである。

而して、前記温度スイッチ２０の低温側端子２０Ｌには
、前記第１および第２の各温度センサ１６．１７を含む
過熱度制御回路２１を接続する一方、前記温度スイッチ
２０の高温側端子２０Ｈには、前記第３温度センサ１９
を含む異常昇温防止用の制御回路２２を接続している。

二方の制御回路２１の構成について述べると、前記低温
側端子２０Ｌとアース２３との間には第１温度センサ１
６および抵抗２４の直列回路と、第２温度センサ１７お
よび抵抗２５の直列回路とを並列に接続している。

そして、前記第１温度センサ１６と抵抗２４との交点２
６を抵抗２７を介して差動増幅器２８の一方の入力端子
２８１に接続すると共に、前記第２温度センサ１７と抵
抗２５との交点２９を抵抗３０を介して前記差動増幅器
２８の他方の入力端子２８ｂに接続限さらに前記差動増
幅器２８の出力端子２８ｃと前記入力端子２８．どの間
には帰還抵抗３１を接続している。

前記差動増幅器２８は周知のオペアンプによって構成し
たものであって、との差動増幅器２８は二つの入力端子
２８ ＠ ｍ ２８ ｂの入力信号の差を増幅して出力
を得るものであって、この実施例においては前記第１温
度センサ１６で検出した吸入ガス温度と、前記第２温度
センサ１７で検出した蒸発温度との温度差が５℃の時に
、前記電動膨張弁４における弁開度が所定の開度となり
、温度差が犬の時には弁開度が大となる一方、温度差が
小の時には弁開度が小となる如き出力信号が得られるよ
うに構成している。

また、前記差動増幅器２８の出力端子２８ｃには直流増
幅器３２を介して前記電動膨張弁４の電磁コイル６を接
続している。

次に他方の制御回路２２の構成について述べると、前記
高温側端子２０Ｈとアース２３との間には第３温度セン
サ１９および抵抗３３の直列回路と、抵抗３４．３５の
直列回路とを並列に接続している。

そして、前記第３温度センサ１９と抵抗３３との交点３
６を抵抗３７を介して差動増幅器３８の一方の入力端子
３８．Ｌに接続すると共に、前記各抵抗３４．３５の交
点３９を抵抗４０を介して前記差動増幅器３８の他方の
入力端子３８ｂに接続しさらに前記差動増幅器３８の出
力端子３８ｃと前記入力端子３８ｂとの間には帰還抵抗
４１を接続している。

この差動増幅器３８も周知のオペアンプによって構成し
たもので、該差動増幅器３８は二つの入力端子３８１，
３８ｂの入力信号の差を増幅して出力を得るものであっ
て、この実施例において前記第３温度センサ１９で検出
した許容値ここでは１３０℃以上の圧縮機吐出ガス温度
を許容値以下の温度たとえば１２０℃になす制御信号が
出力されて、前記電動膨張弁４における弁開度を犬とす
るように構成したものであり、該差動増幅器３８の出力
端子３８ｃには直流増幅器４２を介して前記電動膨張弁
４の電磁コイル６を接続している。

なお。

第２図における４３．４４は各差動増幅器２８．３８の
他方の入力端子２８ｂ、３８ｂとアース２３とｑ司に接
続した抵抗である。

つぎに、上記構成の作用について説明する。

１ず最初に通常運転時におげろ過熱度制御について述べ
る。

い１、前記第１温度センサ１６で検知した圧縮機吸入ガ
ス温度と前記第２温度センサ１７で検知した蒸発温度と
の温度差が５℃の場合には、前記差動増幅器２８は該増
幅器２８の二つの入力端子２８．１２８．の入力信号の
差を増幅して前記電動膨張弁４０弁開度が所定の開度と
なる如き信号を出力するので、この信号が前記直流増幅
器３２を介して電動膨張弁４の電磁コイル６に印加され
、プランジャ１３を介して弁Ｉを所定位置に設定して弁
開度を所定開度に保つのである。

この結果、前記圧縮機１で圧縮され高温高圧になったガ
ス冷媒は第１図に実線矢印で示す如く凝縮器２に入り熱
交換され、ここで液化した液冷媒は受液器３な経て所定
開度の電動膨張弁４に至り、ここで絞り膨張される。

該電動膨張弁４で絞り膨張されて低圧となった液冷媒は
蒸発器１７中に入り外部の熱を取って気化されてガス冷
媒となり再び前記圧縮機に吸入されるのである。

筺た、前記第１温度センサ１６で検知した圧縮機吸入ガ
ス温度と前記第２温度センサ１７で検知した蒸発温度と
の温度差が５℃よりも大きい場合には、前記差動増幅器
２８の二つの入力端子２８ 。

２８ｂに印加されるそれぞれの電圧の差電圧が大きくな
り、この電圧差が該差動増幅器２８の出力端子２８ か
ら取り出されるため、前記電動膨張弁４の電磁コイル６
に通電される電気量が犬となって、該膨張弁４の弁開度
を所定開度よりも犬として、過熱度を一定（５℃）に保
つように制御するのである。

逆に、前記第１温度センサー６で検知した圧縮機吸入ガ
ス温度と前記第２温度センサー７で検知した蒸発温度と
の温度差が５℃よりも小さい場合には、前記差動増幅器
２８の二つの入力端２８ 。

２８ｂに印加されるそれぞれの電圧の差電圧が小さくな
り、この電圧差が該差動増幅器２８の出力端子２８ｅか
ら取り出されるため、前記電動膨張弁４の電磁コイル６
に通電される電気量が小となって、該膨張弁４の弁開度
を所定開度よりも小として、過熱度を一定（５℃）に保
つように制御するのである。

要するに、前記温度スイッチ２０が低温側端子２０Ｌに
接続した状態の通常運転時においては、過熱度制御回路
２１０作用によって電動膨張弁４の弁開度をコントロー
ルして過熱度を一定（５℃）に保つように制御するので
ある。

次に、前記圧縮機１の吐出ガスの温度が許容値以上たと
えば１３０℃に達した際の制御について説明する。

い會、圧縮機１の吐出ガス温度が例えば１３０℃に達す
ると、圧縮機吐出ライン１８に設げた温度スイッチ２０
が該温度を検出して、低温側端子２０Ｌから高温側端子
２０Ｈに切り換わって、方の制御回路２１への通電をし
ゃ断すると共に、他方の制御回路２２に電源を印加する
ことになる。

捷た、前記第３温度センサー９は圧縮機１の吐出ガス温
度を検出してその抵抗値が小となっているため、制御回
路２２中の差動増幅器３８における二つの入力端子３８
ａ ｓ ３８ｂに印加されるそれぞれの電圧の差電圧が
大きくなり、この電圧差が該差動増幅器３８の出力端子
３８ｃから取り出されるため、前記電動膨張弁４の電磁
コイル６に通電される電気量が犬（この場合の電気量は
通常運転時に弁開度を大となす電気量よりも大きい）と
なって、該膨張弁４の弁開度を所定開度よりも犬とし、
前記第３温度センサー９によって検出する圧縮機吐出ガ
ス温度が１２０℃に低下する如き制御を行なうのである
。

このような制御によって、前記圧縮機吐出ガス温度が１
２ｏ１：ｔで低下すると、前記温度スイッチ２０が高温
側端子２０Ｈかも低圧側端子２０Ｌに切り換わって、制
御形態を異常昇温防止用の制御から過熱度制御に切り換
えて、既述した如き制御すなわち、圧縮機吸入ガス温度
と蒸発温度との温度差が一定になる如き制御を行なうの
である。

要するに通常運転時は第１および第２温度センサ１６，
１７で検出した圧縮機吸入ガス温度と蒸発温度との温度
差が一定になる如く過熱度制御する一方、吐出ガス温度
が許容値以上になった時は、第３温度センサ１９で検出
じた吐出ガス温度を許容値以下に低下する如き制−を行
なうものであり、これらの各制御はいずれも電動膨張弁
４の弁開度をコントロールすることによって行なうもの
であるから、従来装置の如く冷媒が蒸発器５のバイパス
することがない。

したがって、従来装置に比較して冷凍能力およびエネル
ギー有効比（ＥＥＲ）の向上を図るととができるのであ
る。

本考案は以上詳述したように、圧縮機１と、凝縮器２と
、電気量変化によって弁７を開閉する電動膨張弁４と、
蒸発器５とを夫々冷媒配管により連結して循環冷凍サイ
クルを構成すると共に、前記圧縮機１への吸入ガス温度
を検出する第１温度センサ１６と、前記蒸発器５の蒸発
温度を検出する第２温度センサＩＴと、前記圧縮機１か
らの吐出ガス温度を検出する第３温度センサ１９と、前
記圧縮機１からの吐出ガス温度を検出して低温側もしく
は高温側端子に切り換わる温度スイッチ２０とを設け、
前記温度スイッチ２０の低温側端子２０Ｌに前記第１お
よび第２の各温度センサ１６．１７を含む過熱度制御回
路２１を接続する一方、前記温度スイッチ２０の高温側
端子２０Ｈには前記第３温度センサ１９を含む異常昇温
防止用の制御回路２２を接続し、通常運転時においては
前記温度スイッチ２０を低温側端子２０Ｌに接続して前
記第１および第２の各温度センサ１６゜１７で、圧縮機
吸入ガス温度と蒸発温度との温度差が一定になる如く過
熱度制御する一方、吐出ガス温度が許容値以上に上昇し
た際には、前記温度スイッチ２０を高温側端子２０Ｈに
切り換えて、前記第３温度センサ１９からの検知出力に
よって前記電動膨張弁４の開度を大きくして、圧縮機吐
出ガス温度が許容値以下になる如（構成したものである
から、過熱度制御と異常昇温防止用の制御とをいずれも
電動膨張弁４の弁開度の自動調節によって行なうことが
でき、この結果、従来装置の如く冷媒が蒸発器５をバイ
パスすることがないので、従来装置に比較して冷凍能力
およびエネルギー有効比（ＥＥＲ）の向上を図ることが
でき、そのうえ、特別な制御用の付属機器を必要としな
いので、装置の製造コストをも安価にすることができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る冷凍装置の冷媒回路図、第２図は
電動膨張弁等を負荷とする電気回路図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮機、４・・・電動膨張弁
、５・・・蒸発器、７・・・弁、１６・・・第１温度セ
ンサ、１７・・・第２温度センサ、１９・・・第３温度
センサ、２０・・・温度スイッチ、２０Ｌ・・・低温側
端子、２０Ｈ，・・・高温側端子、２１・−・過熱度制
御回路、２２・・・異常昇温防止用の匍朋回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機１と、凝縮器２と、電気量変化によって弁Ｉを開
   閉する電動膨張弁４と、蒸発器５とを夫夫冷媒配管によ
   り連結して循環冷凍サイクルを構成すると共に、前記圧
   縮機１への吸入ガス温度を検出する第１温度センｖ１６
   と、前記蒸発器５の蒸発温度を検出する第２温度センサ
   １７と、前記圧縮機１からの吐出ガス温度を検出する第
   ３温度センサ１９と、前記圧縮機１からの吐出ガス温度
   を検出して低温側もしくは高温側端子に切り換わる温度
   スイッチ２０とを設け、前記温度スイッチ２０の低温側
   端子２０Ｌに前記第１および第２の各温度センサ１６，
   １７を含む過熱度制御回路２１を接続する一方、前記温
   度スイッチ２０の高温側端子２０Ｈには前記第３温度セ
   ンサ１９を含む異常昇温防止用制御回路２２を接続し、
   通常運転時においては前記温度スイッチ２０を低温側端
   子２０ＬＫ接続して前記第１および第２の各温度センサ
   １６．１７で、圧縮機吸入ガス温度と蒸発温度との温辰
   差が一定になる′□如く過熱度制御する一方、吐出ガス
   温度が許容値以下に上昇した際には、前記温度スイッチ
   ２０を高温側端子２０Ｈに切り換えて、前記第３温度セ
   ンサ１９からの検知出力によって前記電動膨張弁４の開
   度を大きくして、圧縮機吐出ガス温度が許容値以下にな
   る如く構成したことを特徴とする冷凍装置。