恆溫液循環裝置及其運轉方法
2023-05-17 00:19:56 1
恆溫液循環裝置及其運轉方法
【專利摘要】恆溫液循環裝置及其運轉方法，即使在冷凍迴路內的製冷劑壓力變高的情況下，也不用使壓縮機停止就能使製冷劑壓力降低，由此，不用使冷凍迴路或者恆溫液循環裝置整體停止，就能繼續地進行恆溫液的溫度控制。在壓縮機(25)起動後，由壓力傳感器(43)測定的製冷劑壓力沒有達到基準壓力區域的情況下，不起動風扇(34a)或起動後維持最小轉速，如果上述製冷劑壓力達到上述基準壓力區域，則通過對上述風扇(34a)的轉速進行變換器控制來控制上述製冷劑壓力，在該風扇(34a)的轉速達到了最大轉速後，上述製冷劑壓力也繼續進一步上升並超過上限值的情況下，將上述風扇(34a)的轉速維持在最大轉速不變，進行使上述壓縮機(25)的轉速從作為正常運轉時的轉速的高轉速減小的控制。
【專利說明】
恆溫液循環裝置及其運轉方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通過向負荷供給被進行了溫度調整的恆溫液來冷卻或者加熱該負荷的恆溫液循環裝置及其運轉方法。
【背景技術】
[0002]通過向負荷供給被進行了溫度調整的恆溫液來冷卻或者加熱該負荷的恆溫液循環裝置，例如，如在專利文獻I中公開了其一例的那樣，已經是眾所周知。此種恆溫液循環裝置，通常，具有如在圖3中概要地表示的那樣的結構，具有向負荷50循環地供給被進行了溫度調整的恆溫液的恆溫液迴路51和對上述恆溫液進行溫度調整的冷凍迴路52。
[0003]上述恆溫液迴路51，具有收容上述恆溫液的容器53 ;向負荷50供給該容器53內的恆溫液的泵54 ;和將通過冷卻負荷50進行了升溫的恆溫液在熱交換器55中通過與製冷劑的熱交換進行冷卻，並返回上述容器53的冷卻管56。
[0004]另外，上述冷凍迴路52，具有將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機57 ;將從該壓縮機57輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻成為高壓的液狀製冷劑的空冷式的冷凝器58 ;使冷卻風向該冷凝器58流動的風扇59 ;使從上述冷凝器58輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹成為低溫低壓的液狀製冷劑的膨脹閥60 ;和使從該膨脹閥60輸送的低溫低壓的液狀製冷劑在上述熱交換器55中通過與上述恆溫液的熱交換蒸發，成為低壓的氣體狀製冷劑而向上述壓縮機57輸送的蒸發器61。
[0005]上述冷凍迴路52的內部，被分成製冷劑壓力高的高壓側部分和製冷劑壓力低的低壓側部分。上述高壓側部分，是從上述壓縮機57經上述冷凝器58到上述膨脹閥60的部分，另一方面，上述低壓側部分，是從上述膨脹閥60經上述蒸發器61到上述壓縮機57的部分。
[0006]在此，上述高壓側部分的製冷劑壓力，依存於作為在上述冷凝器58內氣體狀製冷劑液化時的溫度的冷凝溫度，如果此冷凝溫度高，則製冷劑壓力變高，如果冷凝溫度低，則製冷劑壓力變低。
[0007]另外，在上述冷凝器58為空冷式的情況下，上述高壓側部分的製冷劑壓力，依存於恆溫液循環裝置的周圍溫度(特別是外氣溫度)、由上述風扇59流向冷凝器58的冷卻風的通風量和從上述壓縮機57輸出的製冷劑的流量。即，如果上述周圍溫度上升則上述冷凝溫度上升，製冷劑壓力也上升，如果周圍溫度下降則上述冷凝溫度下降，製冷劑壓力也降低。另外，如果上述風扇59的轉速增加，冷卻風的通風量增加，則上述冷凝溫度下降，製冷劑壓力降低，如果上述風扇59的轉速減小，冷卻風的通風量減小，則上述冷凝溫度上升，製冷劑壓力上升。進而，如果從上述壓縮機57輸出的製冷劑的流量減小，則上述冷凝溫度下降，製冷劑壓力降低，如果從上述壓縮機57輸出的製冷劑的流量增加，則上述冷凝溫度上升，製冷劑壓力也上升。
[0008]在上述高壓側部分的製冷劑壓力變得過高的情況下，超過配管、使用零件的耐壓限度而成為危險的狀態。因此，在以往的恆溫液循環裝置中，在上述高壓側部分的製冷劑壓力變高的情況下，使上述風扇59的轉速增加而使冷卻風的風量增大。但是，由於周圍溫度的影響等，所以即使使上述風扇59的轉速成為最大轉速，也存在製冷劑壓力的上升繼續的情況，在這樣的情況下，使上述壓縮機57停止來防止配管、使用零件的破損。
[0009]但是，因為如果使壓縮機57停止，則冷凍迴路喪失功能，或者不得不使恆溫液循環裝置整體的運轉停止，所以存在著不能進行恆溫液的溫度調整的問題。
[0010]在先技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2002-22337號公報
【發明內容】
[0013]發明所要解決的課題
[0014]本發明的目的在於，即使在冷凍迴路內的製冷劑壓力變高的情況下，不用使壓縮機停止地也能使製冷劑壓力降低，由此，不用使冷凍迴路停止或者不用使恆溫液循環裝置整體停止，就能繼續地進行恆溫液的溫度控制。
[0015]為了解決課題的手段
[0016]為了達到上述目的，本發明的恆溫液循環裝置，具有將被進行了溫度調整的恆溫液向負荷供給的恆溫液迴路；通過該恆溫液與製冷劑的熱交換調整上述恆溫液的溫度的冷凍迴路；和控制裝置整體的控制部，其特徵在於，上述冷凍迴路，具有將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機；將從該壓縮機輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻成為高壓的液狀製冷劑的空冷式的冷凝器；使冷卻風向該冷凝器流動的風扇；使從上述冷凝器輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹成為低溫低壓的液狀製冷劑的膨脹閥；通過與上述恆溫液的熱交換使從該膨脹閥輸送的低溫低壓的液狀製冷劑蒸發成為低壓的氣體狀製冷劑，將此低壓的氣體狀製冷劑向上述壓縮機輸送的蒸發器；和測定上述膨脹閥的入口側的製冷劑壓力的壓力傳感器，上述控制部，在上述壓縮機起動後由上述壓力傳感器測定的製冷劑壓力沒有達到基準壓力區域的情況下，不起動上述風扇或者起動後維持最小轉速，如果上述製冷劑壓力達到上述基準壓力區域，則通過對上述風扇的轉速進行變換器控制來控制上述製冷劑壓力，在該風扇的轉速達到了最大轉速後上述製冷劑壓力也繼續進一步上升並超過上限值的情況下，將上述風扇的轉速維持在最大轉速不變，進行使上述壓縮機的轉速從作為正常運轉時的轉速的高轉速減小的控制。
[0017]另外，本發明的恆溫液循環裝置的運轉方法，是用於運轉恆溫液循環裝置的方法，上述恆溫液循環裝置，具有將被進行了溫度調整的恆溫液向負荷供給的恆溫液迴路；和通過該恆溫液和製冷劑的熱交換調整上述恆溫液的溫度的冷凍迴路，上述冷凍迴路，具有將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機；將從該壓縮機輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻成為高壓的液狀製冷劑的空冷式的冷凝器；使冷卻風向該冷凝器流動的風扇；使從上述冷凝器輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹成為低溫低壓的液狀製冷劑的膨脹閥；通過與上述恆溫液的熱交換使從該膨脹閥輸送的低溫低壓的液狀製冷劑蒸發成為低壓的氣體狀製冷劑，將此低壓的氣體狀製冷劑向上述壓縮機輸送的蒸發器；和測定上述膨脹閥的入口側的製冷劑壓力的壓力傳感器，該恆溫液循環裝置的運轉方法的特徵在於，在上述壓縮機起動後由上述壓力傳感器測定的製冷劑壓力沒有達到基準壓力區域的情況下，不起動上述風扇或者起動後維持最小轉速，如果上述製冷劑壓力達到上述基準壓力區域，則通過對上述風扇的轉速進行變換器控制來控制上述製冷劑壓力，在該風扇的轉速達到了最大轉速後上述製冷劑壓力也繼續進一步上升並超過上限值的情況下，將上述風扇的轉速維持在最大轉速不變，進行使上述壓縮機的轉速從作為正常運轉時的轉速的高轉速減小的控制。
[0018]在本發明中，在上述製冷劑壓力達到了上限值時，以使上述壓縮機的轉速從上述高轉速減小到在上述上限值附近製冷劑壓力成為一定的低轉速的方式進行控制。
[0019]發明的效果
[0020]根據本發明，通過與冷凍迴路中的製冷劑壓力相應地對壓縮機的轉速和空冷式冷凝器的風扇的轉速進行變換器控制，不用使壓縮機停止就能使製冷劑壓力降低，此結果，能繼續進行冷凍迴路的運轉，繼續地進行恆溫液的溫度控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發明的恆溫液循環裝置的一實施方式的結構圖。
[0022]圖2是圖1的恆溫液循環裝置的動作時機流程圖。
[0023]圖3是以往的恆溫液循環裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0024]為了實施發明的方式
[0025]圖1是表示本發明的恆溫液循環裝置的一實施方式的圖。此恆溫液循環裝置，具有向負荷4循環地供給被進行了溫度調整的恆溫液L來冷卻或者加熱該負荷4的恆溫液迴路I ;將上述恆溫液L通過與製冷劑的熱交換將溫度調整到設定的溫度的冷凍迴路2 ;和控制裝置整體的控制部3。上述恆溫液迴路I和冷凍迴路2被收容在外殼5中，在形成於該外殼5上的供給側的連接口 6a和返回側的連接口 6b上連接上述負荷4。
[0026]上述恆溫液迴路I，被構成為將收容在容器9內的上述恆溫液L由泵10向熱交換器11內的溫調管12輸送，在此熱交換器11中與上述冷凍迴路2的製冷劑進行熱交換而調整到設定溫度後，向上述負荷4供給。因此，上述泵10的輸出口 1a和上述溫調管12的入口 12a由第一供給管13連接，上述溫調管12的出口 12b和形成在上述外殼5上的供給側的連接口 6a由第二供給管14連接，上述容器9和上述返回側的連接口 6b由返回管15連接，在上述供給側的連接口 6a及返回側的連接口 6b上連接了上述負荷4的入口側配管4a和出口側配管4b。
[0027]在上述容器9內，設置了測定恆溫液L的液位的浮球塞式的液位計16和水平開關17，另外，在上述外殼5上，設置了由溢出管18與上述容器9連通的溢出口 18a ；由供液管19與上述容器9連通的自動供液口 19a ;和由排水管20與上述容器9連通的排水口 20a。而且，在上述容器9內的恆溫液L的液位異常上升的情況下，恆溫液從上述溢出口 18a溢出，在上述液位計16檢測到恆溫液L的液位降低了的情況下，從與上述自動供液口 19a連接的未圖示的供液裝置向容器9內供給恆溫液，在上述水平開關17檢測到恆溫液L的液位的異常降低的情況下，發出警報。
[0028]另外，在上述第二供給管14上，連接了恆溫液供給側的壓力傳感器21和恆溫液供給側的第一溫度傳感器22，在上述返回管15上連接了恆溫液返回側的第二溫度傳感器23，基於這些壓力傳感器21及溫度傳感器22，23的測定結果，由上述控制部3進行裝置整體的控制。
[0029]因此，上述液位計16、水平開關17、壓力傳感器21、溫度傳感器22、23，與上述控制部3電氣性地連接，但其連接狀態的圖示被省略了。
[0030]另一方面，上述冷凍迴路2，是通過將下列部件順序串聯且呈循環迴路狀地連結構成的:將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機25 ;將從該壓縮機25通過第一製冷劑管26輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻，成為高壓的液狀製冷劑的冷凝器27 ;使從該冷凝器27通過第二製冷劑管28輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹，成為低溫低壓的液狀製冷劑的第一膨脹閥29 ;和使從該第一膨脹閥29通過第三製冷劑管30輸送的低溫低壓的液狀製冷劑通過與上述恆溫液L的熱交換蒸發，成為低壓的氣體狀製冷劑，將此低壓的氣體狀製冷劑通過第四製冷劑管31向上述壓縮機25輸送的蒸發器32。圖中，33是乾燥器。
[0031]上述冷凝器27是依靠由電動馬達34b驅動的風扇34a冷卻製冷劑的空冷式的冷凝器，上述風扇34a被配設在形成在上述外殼5的上面上的風扇收容部5a內，在該風扇收容部5a上設置了朝向上方排出冷卻風A的排氣口 35。另外，在上述外殼5的側面的與上述冷凝器27面對的位置，設置了將外氣作為冷卻風A吸入的吸入口 36，從該吸入口 36吸入的冷卻風A在通過上述冷凝器27時冷卻製冷劑，然後從上述排氣口 35向外殼5的外部排出。
[0032]上述壓縮機25及風扇34a與上述控制部3電氣性地連接，通過由該控制部3進行變換器控制，其各自的轉速被控制。
[0033]在上述第一製冷劑管26和第三製冷劑管30上，連接了旁路製冷劑管37的一端和另一端，在該旁路製冷劑管37上連接了第二膨脹閥38，該第二膨脹閥38，與上述第一膨脹閥29 —起與上述控制部3電氣性地連接，由該控制部3控制開度。
[0034]上述第一膨脹閥29及第二膨脹閥38，希望是由步進馬達調整開度的結構的電子膨脹閥。
[0035]在上述第一製冷劑管26上，連接了測定從上述壓縮機25輸出的製冷劑的溫度的第一溫度傳感器41，在上述第四製冷劑管31上，連接了測定被吸入上述壓縮機25的製冷劑的溫度的第二溫度傳感器42，在上述第二製冷劑管28上，連接了測定向上述第一膨脹閥29輸送的製冷劑的壓力的第一壓力傳感器43，在上述第四製冷劑管31上，連接了測定被吸入上述壓縮機25的製冷劑的壓力的第二壓力傳感器44。上述溫度傳感器41、42及壓力傳感器43、44，與上述控制部3電氣性地連接，基於它們的測定結果，由上述控制部3進行裝置整體的控制。
[0036]另外，在上述冷凍迴路2中，從上述壓縮機25的出口 25a經上述冷凝器27到上述第一膨脹閥29的入口 29a的部分，是製冷劑壓力高的高壓側部分，另一方面，從上述第一膨脹閥29的出口 29b經上述蒸發器32到上述壓縮機25的入口 25b的部分，是製冷劑壓力低的低壓側部分。
[0037]在圖2中，表示了與運轉上述恆溫液循環裝置時的上述壓縮機25及風扇34a的控制的一例有關的時機流程。此控制例，是由恆溫液冷卻發熱的負荷4的情況，下面，根據此時機流程對上述恆溫液循環裝置的運轉方法進行說明。
[0038]首先，在時刻t0，恆溫液迴路I的泵10被驅動而開始對負荷4的恆溫液L的供給，與此同時，如果經過一定時間後，開始冷凍迴路2中的上述壓縮機25的運轉，則該壓縮機25的轉速通過變換器控制來進行控制，朝向作為正常運轉時的轉速的高轉速逐漸地上升。
[0039]這時，上述冷凝器27的風扇34a，在上述壓縮機25被起動後暫時不被起動，或者在起動後以接近最小轉速旋轉。
[0040]另外，通過上述壓縮機25的起動及轉速的上升，在上述冷凍迴路2中，由上述第一壓力傳感器43測定的高壓側部分的製冷劑壓力逐漸地上升。
[0041]而且，如果上述高壓側部分的製冷劑壓力在時刻tl達到基準壓力區域，則上述風扇的轉速因變換器控制而增大。由此，因為冷卻風A相對於上述冷凝器27的風量增大，所以該冷凝器27中的製冷劑的冷凝溫度的上升變得緩慢，與此相伴上述製冷劑壓力的上升也同樣地變得緩慢。此製冷劑壓力，其上升度因上述風扇34a的轉速(冷卻風A的風量)、冷卻風A的溫度等而不同，根據情況進行降低等，進行增減變化。
[0042]這時，上述風扇的轉速，在與上述製冷劑壓力的上升度、增減等相應地在最大轉速以下的範圍內通過變換器控制進行增減控制，但如果上述製冷劑壓力在上述基準壓力區域附近表示進一步上升傾向，則上述風扇的轉速逐漸上升，以便能抑制進一步的壓力上升而維持該基準壓力區域附近或該基準壓力區域以下的製冷劑壓力。另一方面，上述壓縮機25的轉速，在需要冷卻負荷的情況下，最終達到作為正常運轉時的轉速的上述高轉速，並在該轉速附近被控制。
[0043]而且，在上述製冷劑壓力超過上述基準壓力區域而繼續進一步上升的情況下，上述風扇34a的轉速上升到最大轉速。此狀態是上述風扇34a和冷凝器27全部工作的狀態，通常，在此狀態下上述製冷劑壓力的上升變得更緩慢或者其上升停止，恆溫液循環裝置穩定運轉。
[0044]但是，儘管上述風扇34a和冷凝器27全部工作，但在由於周圍溫度的影響等上述製冷劑壓力的上升繼續，在時刻t2該製冷劑壓力達到了上限值的情況下，也將上述風扇34a的轉速維持在最大轉速不變，上述壓縮機25的轉速通過變換器控制從上述高轉速減小。由此，因為從上述壓縮機25輸出的製冷劑流量減小，所以上述冷凝器27中的冷凝溫度下降，上述高壓側部分中的製冷劑壓力的上升被抑制。在此情況下，如圖2所示，通過進行使上述壓縮機25的轉速降低到製冷劑壓力被維持在上限值的那樣的低轉速的控制，該製冷劑壓力在上限值附近變得大致一定。
[0045]此結果，由冷凍迴路2冷卻恆溫液L的能力降低，但該恆溫液L的溫度控制能繼續地進行，不需要停止冷凍迴路，或者停止恆溫液循環裝置整體的運轉。
[0046]這樣，在上述恆溫液循環裝置中，通過與冷凍迴路2中的高壓側部分的製冷劑壓力相應地對壓縮機25的轉速和空冷式冷凝器27的風扇34a的轉速進行變換器控制，不用停止上述壓縮機25就能使上述製冷劑壓力降低，此結果，不用停止裝置整體就能繼續地進行恆溫液的溫度控制。
[0047]通過與上述壓縮機25及風扇34a的轉速的控制並行地也進行上述第一膨脹閥29及第二膨脹閥38的開度的控制，並調整流過上述蒸發器32的製冷劑的流量、溫度等，能進行上述恆溫液L的溫度調整。
[0048]另外，與冷凍迴路2的旁路製冷劑管37連接的上述第二膨脹閥38，是通過將從壓縮機25輸出的高溫高壓的製冷劑氣體的一部分向第一膨脹閥29和蒸發器32之間的低溫低壓的第四製冷劑配管內供給，起到提高流過該第四製冷劑配管內的製冷劑的溫度而調整熱交換器11的冷卻能力，實現調整冷凍迴路2的高壓側部分的製冷劑壓力等作用的膨脹閥。
[0049]符號的說明:
[0050]1:恆溫液迴路
[0051]2:冷凍迴路
[0052]3:控制部
[0053]4:負荷
[0054]25:壓縮機
[0055]27:冷凝器
[0056]29:膨脹閥
[0057]32:蒸發器
[0058]34a:風扇
[0059]L:恆溫液
[0060]A:冷卻風。
【權利要求】
1.一種恆溫液循環裝置，具有將被進行了溫度調整的恆溫液向負荷供給的恆溫液迴路；通過該恆溫液與製冷劑的熱交換調整上述恆溫液的溫度的冷凍迴路；和控制裝置整體的控制部，其特徵在於， 上述冷凍迴路，具有將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機；將從該壓縮機輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻成為高壓的液狀製冷劑的空冷式的冷凝器；使冷卻風向該冷凝器流動的風扇；使從上述冷凝器輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹成為低溫低壓的液狀製冷劑的膨脹閥；通過與上述恆溫液的熱交換使從該膨脹閥輸送的低溫低壓的液狀製冷劑蒸發成為低壓的氣體狀製冷劑，將此低壓的氣體狀製冷劑向上述壓縮機輸送的蒸發器；和測定上述膨脹閥的入口側的製冷劑壓力的壓力傳感器， 上述控制部，在上述壓縮機起動後由上述壓力傳感器測定的製冷劑壓力沒有達到基準壓力區域的情況下，不起動上述風扇或者起動後維持最小轉速，如果上述製冷劑壓力達到上述基準壓力區域，則通過對上述風扇的轉速進行變換器控制來控制上述製冷劑壓力，在該風扇的轉速達到了最大轉速後上述製冷劑壓力也繼續進一步上升並超過上限值的情況下，將上述風扇的轉速維持在最大轉速不變，進行使上述壓縮機的轉速從作為正常運轉時的轉速的高轉速減小的控制。
2.如權利要求1記載的恆溫液循環裝置，其特徵在於， 上述控制部，在上述製冷劑壓力達到了上限值時，使上述壓縮機的轉速從上述高轉速減小到在上述上限值附近製冷劑壓力成為一定的低轉速。
3.—種恆溫液循環裝置的運轉方法，是用於運轉恆溫液循環裝置的方法，上述恆溫液循環裝置，具有將被進行了溫度調整的恆溫液向負荷供給的恆溫液迴路；和通過該恆溫液和製冷劑的熱交換調整上述恆溫液的溫度的冷凍迴路，上述冷凍迴路，具有將氣體狀製冷劑壓縮成為高溫高壓的氣體狀製冷劑的壓縮機；將從該壓縮機輸送的高溫高壓的氣體狀製冷劑冷卻成為高壓的液狀製冷劑的空冷式的冷凝器；使冷卻風向該冷凝器流動的風扇；使從上述冷凝器輸送的高壓的液狀製冷劑膨脹成為低溫低壓的液狀製冷劑的膨脹閥；通過與上述恆溫液的熱交換使從該膨脹閥輸送的低溫低壓的液狀製冷劑蒸發成為低壓的氣體狀製冷劑，將此低壓的氣體狀製冷劑向上述壓縮機輸送的蒸發器；和測定上述膨脹閥的入口側的製冷劑壓力的壓力傳感器，該恆溫液循環裝置的運轉方法的特徵在於， 在上述壓縮機起動後由上述壓力傳感器測定的製冷劑壓力沒有達到基準壓力區域的情況下，不起動上述風扇或者起動後維持最小轉速，如果上述製冷劑壓力達到上述基準壓力區域，則通過對上述風扇的轉速進行變換器控制來控制上述製冷劑壓力，在該風扇的轉速達到了最大轉速後上述製冷劑壓力也繼續進一步上升並超過上限值的情況下，將上述風扇的轉速維持在最大轉速不變，進行使上述壓縮機的轉速從作為正常運轉時的轉速的高轉速減小的控制。
4.如權利要求3記載的恆溫液循環裝置的運轉方法，其特徵在於， 在上述製冷劑壓力達到了上限值時，使上述壓縮機的轉速從上述高轉速減小到在上述上限值附近製冷劑壓力成為一定的低轉速。
【文檔編號】F25B1/00GK104279782SQ201410317172
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】杉山進太郎 申請人:Smc株式會社