(57)【要約】【課題】本発明は、温度室及び空気の調節方法に関する。【解決手段】周囲から閉鎖可能且つ試験材料を受け入れる機能を有する断熱された空間と、試験空間の温度を制御するための温度制御装置とを備える。温度制御装置は空間において−５０℃から＋１８０℃までの温度範囲の温度を実現する。温度制御装置は、冷媒を伴う冷却回路（１１）を備えた冷却装置（１０）、熱交換器（１２）、圧縮機（１３）、凝縮機（１４）及び膨張要素（１５）を備える。ジェット装置（２０）が、冷却回路における熱交換器に対して下流で且つ圧縮機に対して上流である低圧側（１８）に接続される。第１のバイパス路（２２）が、冷却回路における圧縮機に対して下流の高圧側（１７）に接続される。冷媒は、ジェット装置に対して、第１のバイパス路を介して、高圧側から駆動駅として供給される。【選択図】図１
2020139728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調節のための温度室、特に、試験室等であって、
周囲から閉鎖可能且つ試験材料を受け入れる機能を有する断熱された空間と、前記空間の温度を制御するための温度制御装置をと備え、
前記温度制御装置は、前記空間において−５０℃から＋１８０℃までの温度範囲の温度を実現し、
前記温度制御装置は、冷媒を伴う冷却回路（１１、３３、３５）を備えた冷却装置（１０、２６、２８、３０、３４、３７、３８、４０）、熱交換器（１２）、圧縮機（１３）、凝縮機（１４）及び膨張要素（１５）を備え、
ジェット装置（２０）が、前記冷却回路における熱交換器に対して下流で且つ圧縮機に対して上流である低圧側（１８）に接続され、
第１のバイパス路（２２、３９）が、前記冷却回路における圧縮機に対して下流の高圧側（１７）に接続され、
前記冷媒は、前記ジェット装置に対して、前記第１のバイパス路を介して、前記高圧側から駆動駅として供給されることを特徴とする温度室。
【請求項２】
請求項１の温度室において、
前記ジェット装置（２０）は、前記第１のバイパス路（２２、３９）に接続された駆動ノズルと、混合室とを備え、
駆動流体が、混合室に対し、前記冷却回路（１１、３３、３５）の流れ方向に沿って前記駆動ノズルを介して導入され、
前記混合室は、前記低圧側（１８）の前記冷却回路の導管部を構成していることを特徴とする温度室。
【請求項３】
請求項１又は２の温度室において、
前記第１のバイパス路（２２、３９）は、少なくとも１つの制御要素（２７、４１）を伴って設けられていることを特徴とする温度室。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの温度室において、
前記第１のバイパス路（２２）は、前記凝縮機（１４）に対して上流の前記高圧側（１７）に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つの温度室において、
前記第１のバイパス路（３９）は、前記凝縮機（１４）に対して下流の前記高圧側（１７）に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つの温度室において、
少なくとも１つの第２の制御要素（２５）を有する第２のバイパス路（２４、２９）が前記冷却回路（１１、３３、３５）に設けられ、
前記第２のバイパス路は、前記冷却回路における前記膨張要素（１５）に対して上流で且つ前記凝縮機（１４）に対して下流に接続されて、前記膨張要素をバイパスし、
前記冷媒は、前記第２の制御要素により計量可能であり、それにより前記冷却回路の前記低圧側（１８）における前記圧縮機（１３）に対して上流にて、前記冷媒の吸引ガス温度及び／又は吸引ガス圧力は制御可能となっていることを特徴とする温度室。
【請求項７】
請求項６の温度室において、
前記第２のバイパス路（２４）は、前記冷却回路（１１、３５）における前記熱交換器（１２）に対して下流で且つ前記ジェット装置（２０）に対して上流に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項８】
請求項６の温度室において、
前記第２のバイパス路（２９）は、前記第１のバイパス路（２２、３９）に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの温度室において、
少なくとも１つの他の制御要素（３２）を有する他のバイパス路（３１）が前記冷却回路（３３）に設けられ、
前記他のバイパス路（３１）は、前記冷却回路における前記ジェット装置（２０）に対して上流且つ前記熱交換器（１２）に対して下流に接続されると共に、前記圧縮機（１３）に対して上流で且つ前記ジェット装置（２０）に対して下流に接続され、前記ジェット装置をバイパスしていることを特徴とする温度室。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つの温度室において、
前記冷却回路（３５）は、内蔵熱交換器（３６）を備え、
前記内蔵熱交換器は、前記冷却回路における前記膨張要素（１５）に対して上流で且つ前記凝縮機（１４）に対して下流である前記高圧側（１７）に接続されると共に、前記冷却回路における前記圧縮機（１３）に対して上流で且つ前記熱交換器（１２）に対して下流である前記低圧側（１８）に接続され、前記高圧側の前記冷媒が、前記内蔵熱交換器を用いて前記低圧側の前記冷媒により冷却されることを特徴とする温度室。
【請求項１１】
請求項１０の温度室において、
前記内蔵熱交換器（３６）は、前記圧縮機（１３）に対して上流で且つ前記ジェット装置（２０）に対して下流である前記低圧側（１８）に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項１２】
請求項１０の温度室において、
前記内蔵熱交換器（３６）は、前記ジェット装置（２０）に対して上流で且つ前記熱交換器（１２）に対して下流である前記低圧側（１８）に接続されていることを特徴とする温度室。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの温度室において、
−７０℃から＋１８０℃まで、望ましくは−８５℃から＋２００℃までの温度範囲の温度は、前記空間において、前記温度制御装置を用いて実現されることを特徴とする温度室。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１つの温度室において、
前記熱交換器（１２）は、前期空間に配置されていることを特徴とする温度室。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１つの温度室において、
前期熱交換器（１２）は、前記冷却装置（１０、２６、２８、３０、３４、３７、３８、４０）の他の冷却回路に対するカスケード熱交換器を構成することを特徴とする温度室。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つの温度室において、
前記凝縮機（１４）は、前記冷却装置（１０、２６、２８、３０、３４、３７、３８、４０）の他の冷却回路に対するカスケード熱交換器として実現されていることを特徴とする温度室。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１つの温度室において、
前記温度制御装置は、ヒーターを備える加熱装置を有し、前期空間の熱交換器を加熱することを特徴とする温度室。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１つの温度室において、
前記膨張要素（１５）及び／又は前記制御要素（２５、２７、３２、４１）は、スロットル要素及び電磁弁を備え、
前記冷媒は、前記スロットル要素及び電磁弁を介して計量可能であることを特徴とする温度室。
【請求項１９】
周囲から閉鎖可能で且つ試験材料を受け入れる機能を有する、温度室の断熱空間、特に試験室等の空気を調節する方法において、
前記温度室の温度制御装置の冷却装置（１０、２６、２８、３０、３４、３７、３８、４０）を用い、−５０℃から＋１８０℃までの温度範囲の温度が前記空間において実現され、冷却装置は冷媒を伴う前記冷却回路（１１、３１、３５）、熱交換器（１２）、圧縮機（１３）、凝縮機（１４）及び膨張要素（１５）を備え、
ジェット装置（２０）が前記冷却回路における前記熱交換器に対して下流で且つ前記圧縮機に対して上流の低圧側（１８）に接続され、
前記ジェット装置に対し、冷却回路における圧縮機に対して下流の高圧側に接続された第１のバイパス路（２２、３９）を介して、高圧側（１７）からの冷媒が駆動流体として供給されることを特徴とする空気の調節方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、
前記駆動流体は、前記ジェット装置（２０）の混合室に対し、前記ジェット装置の駆動ノズルを介して前記冷却回路（１１、３３、３５）の流れ方向に導入され、
前記駆動ノズルは、前記第１のバイパス路（２２、３９）に接続され、
前記冷媒は、前記ジェット装置に対して上流の吸引流体として前記混合室に吸引され、且つ、前記混合室から前記ジェット装置に対して下流に、前記吸引流体よりも高圧で吐出されることを特徴とする空気の調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度室及び空気調節の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、温度室及び空気調節の方法に関する。温度室は、試験室等であって、周囲から閉鎖可能で且つ試験材料を受け入れる機能を果たす断熱空間と、当該空間の温度を制御する温度制御装置とを備え、温度制御装置は、前記空間において−５０℃から＋１８０℃の温度範囲の温度を実現することができ、温度制御装置は冷媒を有する冷却回路、熱交換器、圧縮機、凝縮器及び膨張要素とを備える。
【０００３】
温度室あるいは試験室と、この種の方法とは、典型的には温度室内の物体及び温度室の物理的及び／又は化学的性質を試験するために用いられる。例えば、温度試験庫あるいは気候試験庫であって、内部の温度を−５０℃から＋１８０℃の温度範囲に設定可能なものが知られている。気候試験庫では、所望の気候条件についても設定可能であり、その条件に対して所定の時間、温度室又は試験材料が曝される。この種の試験室は、典型的には又は部分的には運搬可能に形成され、必用な供給ラインだけによって建物に接続され、温度制御及び空気調節に必用な全てのモジュールを備える。
【０００４】
空間、又は、試験される試験材料を保持する試験空間の温度制御は、当該空間内の循環空気ダクトによって行われるのが典型的である。循環空気ダクトは、前記空間内に空気処理空間を構成し、そこに、循環空気ダクト及び空間を通過する空気の加熱又は冷却のための熱交換器が配置される。ファン又は通風機が前記空間内の空気を吸引し、循環空気ダクト内の熱交換器に誘導し、又はその逆を行う。これにより、試験材料は、温度制御されるか又は定められた温度変化に曝される。例えば、試験期間中に、温度は最高温度と最低温度との間を繰り返し変化する。この種の試験室は、例えばEP 0344397 A2 又は EP 3315940 A1 により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開０３４４３９７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開３３１５９４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空間の温度範囲内での制御の要求が高いと、試験室の動作中における負荷要求は定期的に変動する。従って、圧縮機及び膨張要素により生じる冷却能力は、連続的に制御可能であることが求められる。同様に、圧縮機の耐用期間を長くするために、圧縮機のオン・オフ切り替えは頻繁すぎないことが望ましい。この要求は、しばしばバイパス路によって解決される。バイパス路は、制御可能な膨張要素を備えており、冷却炉の高圧側と低圧側との間に設けられ、これを通して熱交換器を通過した冷却能力が再利用される。これがあることで、必要に応じた質量流が冷却回路内において圧縮機により生じ、現在温度と目標温度との小さな温度差であっても熱交換器において均等になることができ、圧縮機に対して望ましくない負荷が発生することも無い。しかしながら、不利な点もあり、圧縮機の能力は未だ理想的には利用されていない。
【０００７】
高圧側と低圧側との圧力比、つまり、圧縮機に対して順に上流及び下流の圧力比は、圧縮機の能力において極めて重要である。膨張要素又は冷却装置の熱交換器における冷媒の蒸発温度は圧縮機の吸引圧力に依存するので、低圧側の吸引圧力を無制限に上げることはできない。そうした場合、特に低い温度は実現できなくなるからである。
【０００８】
しかしながら、仮に、吸引圧力が低く、それに応じて高圧側と低圧側との圧力差が大きければ、圧縮機の能力及び効率は低下する。圧縮機の最適な動作点は、圧力比、ひいては高圧側と低圧側との圧力差、が小さい場合に実現される場合が多い。従って、低温を実現するために、大きな圧縮機を用いる必要が出るかも知れない。しかしながら、より大型の圧縮機又は最適の条件で用いられていない圧縮機は、冷却装置を動作させるために、より多くのエネルギーを要する。
【０００９】
以上から、本発明の目的は、温度室と、温度室の空間の空気を調節する方法を提供することであり、温度室は省エネルギーな方法により運用される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、本願請求項１の構成を有する温度室と、本願請求項１９の構成を有する方法とにより実現する。
【００１１】
本発明による空気調節のための温度室、特に、試験室等は、周囲から閉鎖可能且つ試験材料を受け入れる機能を有する断熱された空間又は試験空間と、前記空間の温度を制御するための温度制御装置とを備える。温度制御装置は、前記空間において−５０℃から＋１８０℃の温度範囲の温度を実現し、温度制御装置は、冷媒を伴う冷却回路を備えた冷却装置と、熱交換器と、圧縮機と、凝縮機と、膨張要素とを備える。冷却回路における熱交換器に対して下流で且つ圧縮機に対して上流である低圧側に、ジェット装置が接続される。第１のバイパス路が冷却回路の高圧側、圧縮機に対して下流に接続される。冷媒は、ジェット装置に対して、第１のバイパス路を介し、高圧側から駆動液として供給可能である。
【００１２】
ジェット装置は、一般にジェットポンプ又は流体駆動ポンプとも呼ばれる。但し、移動する部品を全く備えないので、必ずしも機械とは考えられない。従って、ジェット装置は冷媒回路の導管部、圧縮機に対して上流に設けられ、駆動流体はジェット装置に対し、第１のバイパス路を介してジェット装置を駆動するために供給される。第１のバイパス路は、ジェット装置に接続され、冷媒又は駆動流体が高圧側から低圧側のジェット装置に流れることができるようになっている。ジェット装置を用いると、ジェット装置と圧縮機との間の冷却回路の導管部において圧力を高めることができる。ジェット装置によって圧縮機の上流側の吸引圧力を直接高めると、圧縮機は最適な動作点においてより効率よく動作することができる。これにより、圧縮機の能力をより効率よく利用することができ、場合によってはより小さな圧縮機を用いることもできる。
【００１３】
同時に、蒸発圧力、又は、ジェット装置に対して上流で且つ熱交換器に対して下流における吸引圧力を低くして、冷却装置を用いて到達可能な程度の比較的低い温度に対応させることができる。この場合、総合的に冷却装置のエネルギー消費を小さくすることができる。冷却装置は、膨張要素及び第１のバイパス路だけを備えていてもよい。つまり、他の膨張要素及びバイパス路は必須ではない。
【００１４】
ジェット装置は、第１のバイパス路に接続された駆動ノズルと、混合室とを備えていても良い。駆動流体は混合室に対し、冷却回路の流れ方向に沿って駆動ノズルを介して導入されても良い。混合室は、低圧側の冷却回路の導管部を構成していても良い。ノズルから噴出した冷媒又は駆動流体は、導管部から冷媒を押し出して、圧縮機の方向に送るのであってもよい。望ましくは、混合室は、圧縮機側に向けて広くなり、且つ／又は、加えて拡散部材を備える。この場合、圧縮機に対して上流において、導管部の圧力を更に増加させることができる。この場合、同時に、冷却回路におけるジェット装置に対して上流の導管部から、冷媒をジェット装置によって吸引することができる。これにより、更にジェット装置に対して上流の圧力を低下させて、冷却装置により達成可能な温度を更に下げることができる。高圧側の冷媒又は動作流体は圧縮され且つ高温となる場合があり、そのことから圧縮機に対して上流の導管部においてより高温を実現できる場合がある。更に、高圧側の駆動流体は、既に液化された冷媒であっても良い。
【００１５】
第１のバイパス路は、少なくとも１つの制御可能な制御要素を備えていても良い。この場合、ジェット装置は第１の制御要素によって制御される構成とすることができ、ジェット装置自体は原理的には固有の設定により実現されていても良い。第１の制御要素を用いて、熱交換器にて達成できる蒸発圧力に、――ひいては冷却装置により達成できる温度に――影響することができる。その上、第１の制御要素又は第１のバイパス路を介した高圧側と低圧側とが接続されているので、圧縮された液体及び／又は気体状の冷媒について、装置が静止している際に、冷却回路の高圧側から低圧側に次第に流れ込む。これにより、膨張要素が閉じられていたとしても、高圧側と低圧側との圧力が次第に均一化されることを保証できる。
【００１６】
第１のバイパス路は、冷却回路における凝縮機に対して上流で高圧側に接続されていても良い。この場合、高圧側から、圧縮され且つ高温の気体状の冷媒を、駆動流体としてジェット装置に供給することができる。
【００１７】
別の選択として、第１のバイパス路は、冷却回路における凝縮機に対して下流で高圧側に接続されても良い。この場合、高圧側から、圧縮され且つ低温で液状の冷媒を、駆動流体としてジェット装置に供給することができる。
【００１８】
冷却回路には、少なくとも１つの第２の制御要素を有する第２のバイパス路が設けられていても良い。第２のバイパス路は、冷却回路における膨張要素に対して上流且つ凝縮機に対して下流に接続され、膨張要素をバイパスしていても良い。冷媒は、第２の制御要素を介して計量可能であっても良く、それにより冷却回路の低圧側における圧縮機に対して上流にて、冷媒の吸引ガス温度及び／又は吸引ガス圧力が制御可能となっている。
【００１９】
このようにすると、圧縮機は、圧縮装置であっても良いが、例えば過熱して損傷する可能性を避けることができる。結果として、圧縮機に対して上流に位置する気体状の冷媒は、第２のバイパス路を介して、第２制御要素を駆動することにより冷却され、計測された量の液体のままの冷媒を加えることができる。
【００２０】
第２の制御要素は、冷却回路における圧縮機に対して上流に設けた圧力及び／又は温度センサーと組み合わせた制御手段によって駆動されても良い。仮に、吸引ガス温度を基準として２Ｋから６０Ｋの吸引ガスの過熱を第２のバイパス路により設定できれば、特に有利である。また、冷媒は、圧縮機の動作時間が制御できるように測定されても良い。一般に、圧縮機がオン・オフを繰り返すことは望ましくない。圧縮機が長時間にわたって動作状態にあるようにすると、圧縮機の動作寿命を伸ばすことができる。第２のバイパス路を介して膨張要素を通過するように冷媒を誘導し、例えば圧縮機の自動停止を遅らせて、圧縮機の動作時間を延長することができる。付加的に、第２の制御要素を有する第２のバイパス路は、冷却回路における高圧側と低圧側との圧力差を制御するために用いることができる。このようにすると、例えば、圧力差は均一化される。
【００２１】
第２のバイパス路は、冷却回路における熱交換器に対して下流で且つジェット装置に対して上流に接続されていても良い。この場合、高圧側の冷媒は、ジェット装置に対して上流側の低圧側に導入することができる。
【００２２】
別の選択として、第２のバイパス路は、第１のバイパス路に接続されていても良い。この場合、冷媒は、高圧側からジェット装置に対して第２のバイパス路及び第１のバイパス路を介して導入され、駆動流体として利用されることができる。第２のバイパス路からの冷媒は液化されており、且つ、第１のバイパス路からの冷媒は、凝縮機に対して上流側から取られているので、気体状である。このことから、ジェット装置を駆動するために適正な、液状及び気体の冷媒の混合物を実現することも可能である。その上、第２のバイパス路からの質量流は、第１のバイパス路における冷媒又は駆動流体の駆動質量流を増加させるために使用でき、圧縮機に対して上流の導管部における圧力を更に増加させることができる。
【００２３】
少なくとも１つの他の制御要素を有する他のバイパス路が冷却回路に設けられていても良い。この場合、他のバイパス路は、冷却回路におけるジェット装置に対して上流で且つ熱交換器に対して下流に接続されると共に、圧縮機に対して上流で且つジェット装置に対して下流に接続され、従ってジェット装置をバイパスするようになっていても良い。冷却装置の動作状態によっては、第１のバイパス路の第１の制御要素、及び、存在する場合、第２のバイパス路の第２の制御要素は閉じられてても良い。これは、ジェット装置には駆動流体が供給されないことを意味する。この場合、ジェット装置は圧縮機に対して上流の導管部における圧力を高めるために用いることはできない。これに対し、ジェット装置は、冷却回路に設けられているので、圧縮機に対して上流における望ましくない圧力低下を起こす場合がある。この場合、他のバイパス路によって圧縮機に対して上流の導管部の断面積を増加することにより、原理的にオフにできないジェット装置をバイパスすることができる。このようにして、圧縮機に対して上流における望ましくない圧力低下を避けることができる。付加的に、逆止弁を有する他の制御要素を設けて、冷却回路における流れ方向に反して冷媒が流れるのを防ぐようにしても良い。
【００２４】
冷却回路は、内蔵熱交換器を備えていても良い。その場合、内蔵熱交換器は、膨張要素に対して上流で且つ凝縮機に対して下流である冷却回路の高圧側と、圧縮機に対して上流で且つ熱交換器に対して下流である冷却回路の低圧側とに接続され、高圧側の冷媒が、内蔵熱交換器を用いて低圧側の霊媒によって冷却されるようになっていても良い。このようにして、内蔵熱交換器により冷却された冷媒の蒸発温度は、膨張要素において、冷却されない冷媒よりも相対的に低くなる。従って、低圧側から高圧側へと内蔵熱交換器により移動される冷却容量は、少なくとも部分的には膨張要素における冷媒の蒸発温度を下げるために用いられ、好ましくはそのためだけに用いられる。
【００２５】
更に、これにより、非共沸冷媒を用いることも可能となる。非共沸冷媒は温度勾配を有し、冷媒の露点温度の位置又は冷媒の露点は、内蔵熱交換器において変位することがある。非共沸冷媒が温度勾配を有する結果、冷媒が達成する露点温度は比較的高く、従って、熱交換器の更なる冷却を避けることができる。これに応じて、熱交換器において冷媒の一部だけを蒸発させて、冷媒のうち使用できない湿り蒸気の部分を内蔵熱交換器に移すことができる。以上により、質量の一部としてＣＯ２を含む冷媒（これは環境には優しいが非共沸特性を有する冷媒である）を用いる場合にも空間内の低温を実現できる。更に、温度勾配の部分又は冷媒の湿り蒸気の部分を空間内の熱交換器から内蔵熱交換器に移すことができるので、非共沸冷媒を用いて相対的に優れた温度安定性を実現できる。熱交換器から出力される冷却容量は、温度勾配の部分だけから出力される。これは、冷却回路内における冷媒の露点の変動は、熱交換器温度安定性にはわずかな影響しか及ぼさないことを意味する。
【００２６】
高圧側の冷媒の蒸発温度を下げている期間、低圧側の冷媒の吸引圧力は一定に維持できる。この場合、より複雑な設備、例えば吸引圧力についても制御すること及び吸引圧力に応じて膨張要素を制御すること等は不要となっている。具体例として、圧縮機についても、冷却回路の運転状態に関係なく一定の出力にて運転できる。特に、ピストンポンプを圧縮機として用いる場合、長い動作寿命を実現するためには、長時間同じ速さで使用することが極めて重要である。
【００２７】
冷媒は、膨張要素から内蔵熱交換器まで（内蔵熱交換器自体を含む）の範囲の冷却回路の蒸発部において一定の吸引圧力にて気化されても良い。冷媒の吸引圧力又は蒸発圧力が一定の状態において、膨張要素では低い蒸発温度であり且つ内蔵熱交換器に向けて高い蒸発温度であるような冷媒の温度勾配に従って、冷媒が気化されても良い。
【００２８】
温度勾配により生じる露点温度は、冷却される流体の温度、又は、空間、試験空間の空気の温度よりも高いことがある。冷媒の蒸発温度が、同じ吸引圧力における空間内の空気の温度と同じになると、それ以上の空気の冷却は実現できない。しかしながら、熱交換器内にて到達する露点温度は、内蔵熱交換器の高圧側における冷媒の液体温度よりも低い。つまり、冷媒の液体温度は、更に下げることができる。従って、膨張要素に対して下流における蒸発温度は、吸引圧力を変えること無く下げることができ、これにより空間内の空気の冷却を更に強力に行うことができる。
【００２９】
内蔵熱交換器は、圧縮機に対して上流で且つジェット装置に対して下流である低圧側に接続することもできる。この実施形態では、圧縮機に対して上流の導管部に位置する冷媒を、高圧側の冷媒を過冷却することに用いることができるので望ましい。
【００３０】
別の選択として、内蔵熱交換器は、ジェット装置に対して上流で且つ熱交換器に対して下流である低圧側に接続することもできる。これにより、ジェット装置に対して実質的に気体状態である冷媒を確実に供給することができる。同時に、当該冷媒を、高圧側の冷媒の過冷却に用いることもできる。
【００３１】
内蔵熱交換器は、過冷却部又は熱交換器として実現することができ、特に、平板熱交換器としても良い。過冷却部は、単純に、互いに接する冷却回路の２つの導管部同士を互いに接触させることにより実現することもできる。
【００３２】
温度制御装置により、−７０℃から＋１８０℃、望ましくは−８５℃から＋２００℃の温度範囲における温度を前記空間において実現できる。また、温度制御装置により、前記空間において、＋６０℃から＋１８０℃以上の温度を、−５０℃以下の温度に下げることができる。この場合、熱交換器における冷媒は、空間の相対的に高い温度により強力に加熱される。これは、少なくとも冷却回路の低圧側において、この温度範囲にて加熱される冷媒に対応するように冷却回路が技術的に調節される理由である。そうでなければ、このように過熱された冷媒は、冷却回路の高温側においてはもはや最適な形では使用できない。
【００３３】
試験室の実施形態では、熱交換器は前記空間内に配置されても良い。また、熱交換器を前記空間の空気処理空間に配置し、換気装置により循環される空気を熱交換器に接触させても良い。この結果、前記空間における循環空気は、熱交換器を介して冷却装置により直接冷却される。試験室は、冷却回路として、単一の冷却回路だけを備えていても良い。この場合、冷却回路は前記空間に直接接続される。
【００３４】
別の選択として、熱交換器は、冷却装置の他の冷却回路に対してカスケード熱交換器を構成していても良い。つまり、試験室は少なくとも２つの冷却回路を備え、前記の冷却回路は冷却装置における第１ステージの冷却回路であっても良い。
【００３５】
試験室に関する他の実施形態では、凝縮機は、冷却装置における他の冷却回路に対するカスケード熱交換器として実現されても良い。つまり、この場合、試験室は、少なくとも２つの冷却回路を備え、１つの冷却回路は冷却装置の第２ステージを構成し、且つ、他の冷却回路は、先の冷却回路に対して上流に接続されて、冷却装置の第１ステージを構成していても良い。試験室のこの実施形態では、前記空間において特に低い温度を実現することができる。
【００３６】
温度制御装置は、前記空間の熱交換器を加熱するヒーターと、加熱用熱交換器とを有する加熱装置を備えていても良い。例えば、加熱装置は、加熱用熱交換器を加熱する電気抵抗ヒーターを備え、加熱用熱交換器によって前記空間の温度を上昇可能になっていても良い。熱交換器及び加熱用熱交換器が、前記空間に循環する空気を冷却又は加熱する目的で特別に制御ユニットにより制御可能となっている場合、温度制御装置により、上記に示した温度範囲の温度を前記空間において実現できる。
【００３７】
試験材料又は試験材料の動作状態に関わり無しに、試験間隔中にわたって±１Ｋ、望ましくは±０．３Ｋから±０．５Ｋ、又は±０．３Ｋ未満の温度安定性を実現できる。試験間隔との用語は、試験期間全体のうち、試験材料が実質的に定常の温度又は気候条件に曝される時間区分を指す。加熱用熱交換器は、冷却装置の熱交換器と組み合わせられ、そこを通って冷媒が流れ、且つ、電気抵抗ヒーターの加熱素子を備える共通の熱交換器本体が構成されていても良い。
【００３８】
凝縮機は、空気、水又は他の冷却流体により冷却されて良い。原理上、凝縮機は相応しいものであればどのような流体で冷却されても良い。重要なのは、凝縮機にて生じる熱負荷が冷却空気又は冷却水により消散して、冷媒が完全に液化するまで凝集することである。
【００３９】
膨張要素及び／又は制御要素は、スロットル要素及び電磁弁を備えていても良い。その場合、冷媒はスロットル要素及び電磁弁により定量される。スロットル要素は、可変弁又は毛細管であって、これを通じて冷媒が電磁弁により駆動されても良い。電磁弁自体が、温度装置の制御ユニットにより駆動されるのであってもよい。原理上、膨張要素及び／又は制御要素は、導管部を完全に閉じる遮断要素としても機能するのであってもよい。
【００４０】
温度制御装置は、少なくとも圧力センサー、及び／又は、冷却回路内に設けられた少なくとも温度センサーを有する制御ユニットも備えても良い。この際、電磁弁は、測定された温度又は圧力の関数として、制御ユニットを用いて駆動されても良い。
【００４１】
制御ユニットは、情報処理手段を備え、センサーからのデータセットを処理すると共に電磁弁を制御しても良い。この場合、冷却装置の関数は、例えば使用する冷媒に応じてコンピュータプログラムにより調節されても良い。更に、制御ユニットは、誤動作を発信することができ、必要であれば、試験室の遮断を開始し、試験室の危機的な又は望ましくない動作状態によって試験室及び試験材料が損傷することから守っても良い。
【００４２】
本発明の方法、周囲から閉鎖可能且つ試験材料を受け入れる機能を有する、温度室の断熱空間、特に試験室等の空気を調節する方法において、温度室の温度制御装置における冷却装置であって冷媒を伴う冷却回路を備える冷却装置と、熱交換器と、圧縮機と、凝縮機と、膨張機とが、前記空間において−５０℃から＋１８０℃までの温度範囲内の温度を実現するために用いられる。冷却回路における熱交換器に対して下流で且つ圧縮機に対して上流の低圧側に、ジェット装置が接続される。ジェット装置に対し、冷却回路における圧縮機に対して下流の高圧側に接続された第１のバイパス路を介して、高圧側からの冷媒が駆動流体として供給される。本発明の方法の利点については、本発明の温度室の利点の説明を参照できる。
【００４３】
駆動流体は、ジェット装置の混合室に対し、ジェット装置の駆動ノズルを介して冷却回路の流れ方向に導入されても良い。駆動ノズルは第１のバイパス路に接続され、冷媒はジェット装置に対して上流の吸引流体として混合室に吸引され、混合室からジェット装置に対して下流に、前記吸引流体よりも高圧で吐出されても良い。
【００４４】
本方法の他の実施形態は、装置の請求項１に従属する請求項の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、冷却装置の第１の実施形態を模式的に示す図である。
【図２】図２は、冷却装置の第２の実施形態を模式的に示す図である。
【図３】図３は、冷却装置の第３の実施形態を模式的に示す図である。
【図４】図４は、冷却装置の第４の実施形態を模式的に示す図である。
【図５】図５は、冷却装置の第５の実施形態を模式的に示す図である。
【図６】図６は、冷却装置の第６の実施形態を模式的に示す図である。
【図７】図７は、冷却装置の第７の実施形態を模式的に示す図である。
【図８】図８は、冷却装置の第８の実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の好ましい実施形態をより詳しく、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１は、温度室又は試験室（図示せず）の冷却装置１０に関する第１の実施形態を示す。冷却装置１０は、冷媒を伴う冷却回路１１、熱交換器１２、圧縮機１３、凝縮機１４及び膨張要素１５を備える。熱交換器１２は、試験室の空間又は試験空間（図示せず）に設けられる。当該空間において、熱交換器１２には空気を循環させるファン１６が設けられる。更に、冷却回路１１は、高圧側１７、低圧側１８及び補償タンク１９を備える。
【００４８】
冷媒は、圧縮機１３に対して上流に吸引されて圧縮されるので、高圧側１７において、低圧側１８よりも圧力が高くなる。圧縮機１３に対して下流において、冷媒は凝縮機を用いて液化される。冷媒は膨張要素１５において減圧され、少なくとも一部又は全部が熱交換器１２において気化される。従って、冷媒の湿り蒸気が圧縮機１３に戻る。
【００４９】
冷媒の流れ方向における熱交換器１２に対して下流で且つ圧縮機１３に対して上流において、ジェット装置２０が圧縮機１３に対して上流の導管部２１に接続されている。更に、これを介して高圧側１７からの冷媒がジェット装置２０に対して駆動流体として供給される第１のバイパス路２２が、圧縮機１３に対して下流で且つ凝縮機１４に対して上流に接続されている。
【００５０】
第１のバイパス路２２はジェット装置２０の駆動ノズル（図示せず）に接続され、これを介して冷媒がジェット装置２０の混合室（図示せず）に駆動流体として導入される。これにより導管部２３からの冷媒が冷却回路１１におけるジェット装置２０に対して上流に吸引されて、加速される。これにより、導管部２３における圧力に比較して、導管部２１における圧力を増加させる。これにより圧縮機１３が、圧縮装置であっても良いが、エネルギー的に望ましい出力範囲にて動作可能であって、望ましい。
【００５１】
少なくとも１つの制御要素２５を有する第２のバイパス路２４が冷却回路１１に一体化されている。第２のバイパス路２４は、冷却回路１１に対し、冷媒の流れ方向に関して膨張要素１５に対して上流で且つ凝縮機１４に対して下流に接続されている。更に、第２のバイパス路２４は、冷却回路１１に対し、冷媒の流れ方向に関して熱交換器１２に対して下流で且つジェット装置２０に対して上流に接続されている。よって、第２のバイパス路２４は、膨張要素１５をバイパスしている。第２の制御要素２５により冷媒は計量可能であり、圧縮機１３に対して上流、冷却回路１１の低圧側１８において冷媒の吸引ガス温度及び／又は吸引ガス圧力が制御される。
【００５２】
図２は、冷却装置２６の第２の実施形態を示す。これは、第１の制御要素２７が第１のバイパス路２２に対して設置又は接続されている点において図１の冷却装置と異なっている。第１の制御要素２７を介して、ジェット装置２０の駆動が制御できる。また、これにより、例えば熱交換器１２における実現可能な蒸発圧力に影響を与えることも可能である。
【００５３】
図３は、冷却装置２８の実施形態を示す。これは、第２のバイパス路２９が低圧側１８に直接には接続されず、第１のバイパス路２２に接続されている点において図２の冷却装置と異なっている。結果として、第２のバイパス路２９は、冷媒の流れ方向について第１の制御要素２７に対して下流で且つジェット装置２０に対して上流において第１のバイパス路２２に接続されている。この場合、第２のバイパス路２９の第２の制御要素２５を通して、制御された形で流れる冷媒は、ジェット装置２０の駆動流体として用いることもできる。このようにジェット装置２０における駆動流体の質量の増加により、導管部２１における圧力の更なる増加が可能となる。
【００５４】
図４は、冷却装置３０の実施形態を示す。これは、他のバイパス路３１が備えられる点において、図３の冷却装置と異なっている。他のバイパス路３１は、他の制御要素３２を伴って設けられ、これにより構成される冷却回路３３において、冷媒の流れ方向に関してジェット装置２０に対して上流で且つ熱交換器１２に対して下流に接続されている。
仮に、第２の制御要素２５及び第１の制御要素２７が閉じられると、ジェット装置２０に供給される駆動流体は無くなる。これが意味するのは、ジェット装置２０を用いて圧縮機１３に対して上流における圧力を高められなくなるということである。ジェット装置２０は、この場合には駆動されておらず、圧縮機１３に対して上流において望ましくない圧力低下を発生させる。ここで、第３のパイパス路３１を用いてジェット装置２０をバイパス士、導管部の断面積を増加して、このような圧力低下を防ぐことができる。
【００５５】
図５は、冷却装置３４の他の実施形態を示す。これは、内蔵熱交換器３６が設けられ、これにより構成された冷却回路３５に接続されている点において図２の冷却装置と異なっている。具体的に、内蔵熱交換器３６は、冷媒の流れ方向に関し、膨張要素１５に対して上流で且つ凝縮機１４に対して下流である高圧側１７と、ジェット装置２０に対して上流で且つ熱交換器１２に対して下流である低圧側１８とに接続されている。高圧側１７では、膨張要素１５に向かって流れる冷媒を内蔵熱交換器３６によって冷却できる。冷却は、内蔵熱交換器３６によって再度気化された低圧側１８における冷媒によって行われても良い。この場合、特に、特別に広い温度勾配を有する冷媒を用いることができる。
【００５６】
図６は、冷却装置３７についての別の実施形態を示す。これは、内蔵熱交換器３６が、ジェット装置２０と圧縮機１３との間の低圧側１８に接続されている点において図５の冷却装置と異なっている。
【００５７】
図７は、冷却装置３８の実施形態を示す。これは、第１のバイパス路３９が、凝縮機１４に対して下流に接続されている点において、図１の冷却装置と異なっている。第１のバイパス路３９を介して、冷たく且つ液体の冷媒を、高圧側１７からの駆動流体としてジェット装置２０に供給することができる。
【００５８】
図８は、冷却装置４０の実施形態を示す。これは、第１の制御要素４１が第１のバイパス路３９に設置又は接続されている点において、図７の冷却装置と異なっている。
【符号の説明】
【００５９】
１０      冷却装置
１１      冷却回路
１２      熱交換器
１３      圧縮機
１４      凝縮機
１５      膨張要素
１６      ファン
１７      高圧側
１８      低圧側
１９      補償タンク
２０      ジェット装置
２１      導管部
２２      第１のバイパス路
２３      導管部
２４      第２のバイパス路
２５      第２の制御要素
２６      冷却装置
２７      第１の制御要素
２８      冷却装置
２９      第２のバイパス路
３０      冷却装置
３１      バイパス路
３１      第３のパイパス路
３２      制御要素
３３      冷却回路
３４      冷却装置
３５      冷却回路
３６      内蔵熱交換器
３７      冷却装置
３８      冷却装置
３９      第１のバイパス路
４０      冷却装置
４１      第１の制御要素
【図１】
2020139728.tif 000003
【図２】
2020139728.tif 000004
【図３】
2020139728.tif 000005
【図４】
2020139728.tif 000006
【図５】
2020139728.tif 000007
【図６】
2020139728.tif 000008
【図７】
2020139728.tif 000009
【図８】
2020139728.tif 000010
【外国語明細書】
2020139728000001.pdf