(57)【要約】      （修正有）【課題】  高精度高安定な温度制御方法を得る。【解決手段】  冷凍空調恒温恒湿室２′内の冷凍熱発生器８′に連続して流してある冷凍ガスＢ′に直接同一冷凍ガス圧縮機３′の吐出高圧高温ガスＡ′を、予測比例制御方式の温度制御器１１′を採用し、波状断続的に制御し、連続して冷凍ガスＢ′内に直接混入させて冷凍発生熱を直接制御する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍空調機器等恒温恒湿室内の冷凍熱発生器内に予め一定量の冷凍ガスを連続して流しておく中に、同一冷凍ガス圧縮機の吐出高圧高温ガスの量を波状断続的に制御して混入させて、温調と除氷除湿作用を同時に合わせ持たせた温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の明細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、近年多くの製品や物質等の温湿度に対する性能や性質の変化を高精度に測定検査し、又、高度に安定した保存を必要としている冷凍空調恒温恒湿室内の温湿度を高精度に安定させた、温度制御方法である。
【背景技術】
【０００２】  従来の温度制御方法は、図１に示す冷凍空調恒温恒湿室２内の温湿度を下げる側には、温度制御器１１の冷凍冷房信号Ｄで冷凍ガス液電磁弁６開閉するか、冷凍ガス膨張弁７を電磁可変式にして冷凍ガスＢを加減する方法や、一定量の冷凍ガスＢを常に冷凍熱発生器８内に流し、冷凍空調恒温恒湿室２内の温度が目的の設定値より降下するのを防ぐために電気ヒーター９を温度制御機１１の暖房加熱信号Ｅで電力制御器１２を稼働し、電力量を加減して、その加熱熱で先の冷凍熱を打ち消し中和して目的の温度を作っている。しかしこの従来の方法では冷凍熱発生器８と電気ヒーター９との空気熱間の距離があり、またこれらの物体重量に比例して発熱、蓄熱、電熱速度の遅れと冷凍ガス圧縮機３の起動発停に伴う温調停止時間が発生し、温調速度の即応性が鈍化し高精度高安定な温調性能は保たれていない。その現状は図４の通りで、温度２５℃帯で±２℃から３℃の振れを持ち、２４時間中の乱れは±４℃から６℃の幅となる。また冷凍熱発生器８内に冷凍ガスを流して作る冷凍熱を打ち消すための同一加熱熱を作る電気ヒーター９の電力量は約３倍を必要とする。またその加熱熱によって冷凍熱発生器８内の冷凍ガスが加熱され、冷凍ガス圧縮機３に吸入圧縮されるため、その電力量も増加する。すなわち両熱量は打ち消されても両方の電力量は倍増する。また冷凍空調恒温恒湿室２内を０℃以下の冷蔵冷凍温度帯での運転を行うと、冷凍熱発生器８の表面には多くの氷結霜着きが発生し通過させる冷凍風量を低下させ温調を阻害するため、一般にはタイマー装置を設けて定期的に冷凍ガス圧縮機３の運転を停止させ、電気ヒーター９のみを稼動し、加熱して除氷除霜を行うため、２０分から４０分近い温調停止を行うこの間の温湿度は大きく乱れる。その状況は、４図の通りである。
【問題解決の手段】
【０００３】  本発明は、前項の問題解決と温度制御の精度の安定性の向上を図るため、図２の冷凍ガス圧縮機３′を連続運転させ、冷凍空調恒温恒湿室２′内に発生する全熱量を予め定めた一定量の冷凍熱量としての冷凍ガスＢ′を冷凍ガス膨張弁７′から噴射し、冷凍熱発生器８′内に連続して流し続けていく中、冷凍空調恒温恒湿室２′の温度が目的の設定値に向かって降下していく間、冷凍空調恒温恒湿室２′内に設けた温度センサー１０′の信号で、近年開発され出回っている冷凍加熱熱量を予測比例制御する方式の温度制御器１１′を設けて駆動し、さらにその冷凍冷房制御信号を逆に反転させる冷凍冷房信号反転器１５′を設けて、冷凍空調恒温恒湿室２′の温度が目的の設定温度に近づくと、その温度降下速度を予測した信号で同一ガス圧縮機３′から吐出高圧高温ガスＡ′を高圧高温ガス電磁弁６′の開閉動作を波状断続的に制御し、またそのガス量と圧力に対する衝撃を緩和するためのガス圧力調整弁１４′を通じて先の冷凍ガスＢ′に直接混入させて、冷凍熱の発生量を直接抑え冷凍空調恒温恒湿室２′内の温度降下を制御する。また、その高圧高温ガスＧ′の混入の量は、冷凍空調恒温恒湿室２′内の温度降下速度が速いほど混入の時間が長くなり、その周期が早く回数も増える。また冷凍空調恒温恒湿室２′内にある物体の発熱又進入熱等の多いときは混入する時間は短く、その周期間隔は長くなり回数が減ってくる。なお、混入する高圧高温ガスＧ′の量は冷凍ガス圧縮機３′の安全運転の容量内であって、その吸入ガス圧力が０．２ＭＰａから０．２５ＭＰａと、約２０％から３０％の上昇にとどまる範囲に先のガス圧力調整弁１４′を調整しておく。このように、同一冷凍ガス圧縮機３′からの冷凍ガスを冷凍加熱発生器８′内に連続して流しておく中に、同一冷凍ガス圧縮機３′の吐出高圧高温ガスＡ′を波状断続的に予測制御し、直接冷凍ガスＢ′内に混入させて冷凍熱発熱量を制御し、冷凍空調恒温恒湿室２′内の温度制御を行う方法である。
【作用と効果】
【０００４】  本発明による温度制御の制度と安定性は図５の通り、２５℃帯で±０．１℃以内の振れに留まり、その±０．１℃の発生は約６０分間に１回ほどで、発生時間は０．１〜０．３秒間で皆無に近く、２４時間の運転でもまったく変動が見られない高精度高安定な温度制御を示している。また、冷凍ガス圧縮機３′から流す冷凍ガスＢ′内に同一ガス圧縮機３′の吐出高温高圧ガスＡ′を混入させることで、冷凍ガス膨張弁７′からの冷凍ガスＢ′の噴射量が抑制され、しいては、混入する高圧高温ガスＧ′の量も少なくてすみ、両ガスの抑制から冷凍ガス圧縮機３′の吐出高温高圧ガスＡ′の圧力は１．９ＭＰａから１．６ＭＰａに降下しており、動力負荷も軽減されている。また、従来の温度制御方法の、図１の電気ヒーター９による加熱熱を用いる場合よりも冷凍ガス圧縮機３′の吐出高圧高温ガスＡ′を利用することで、冷凍ガスヒートポンプ効果で約３分の１の電力量となり、また、冷凍ガス圧縮機３′の起動発停が少なく過大な起動電流の消費もない。また、冷凍空調恒温恒湿室２′内の温度が目的の温度に降下し近づくにつれ、約７０℃から９０℃の吐出高圧高温ガスＡ′が波状断続的に、例えば、２５℃帯では１分〜２分の間隔で約２秒〜３秒間注入されるため、冷凍熱発生器８′内に滞留する液冷媒ガスの蒸発および冷凍オイルを軟化流動化させてガス圧縮機３′内に連続して還元させる作用が促進され、ガス圧縮機３′の円滑な運転を促して、故障防止の効果を得ている。また、冷凍空調恒温恒湿室２′内の設定温度をマイナス対で運転する時、従前の冷凍空調による温度制御では、図１冷凍熱発生器８の外表皮放熱フィンに冷凍空調恒温恒湿室２内の水分が氷結し、通過する冷凍風量を低下させて温調を阻害するため、タイマーか霜取りセンサーを用いて冷凍ガス圧縮機３を停止させ、電気ヒーター９を加熱して除氷除湿動作を定期的に行っているが、本発明では、図２冷凍ガス圧縮機３′を停止させることなく約７０℃〜９０℃の吐出高圧高温ガスＡ′を直接冷凍熱発生器８′に波状断続的に連続して混入していくため、連続して自動的に除氷除湿作用が頻繁に行われていく。その湿度の安定性は２５℃帯の温調運転では約３５％±１〜２％以内に安定している。その結果は、図５，６，７の通りである。また、冷凍空調恒温恒湿室２′内の温度をマイナス帯で運転する場合は、先のプラス帯での運転を数時間行い、充分、除氷除湿させ、冷凍空調恒温恒湿室２′内の湿度を取り除いてからマイナス帯の運転に移行させることで、高精度に安定した温調が行える。その性能は、−１５℃帯で±０．１℃で２４時間の実験データは、図７の通りである。以上、これらの各温度帯での実施実験データを、図５，６，７，８に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従前の冷凍空調恒温恒湿室の構成図
【図２】  本発明の実施例を示す冷凍空調装置冷凍サイクル図
【図３】  本発明の実施例を示す冷凍空調装置冷凍サイクルブロック図
【図４】  従前の温度制御方式による温度２５℃帯温度特性
【図５】  本発明の温度制御方式による温度２５℃帯温度特性
【図６】  本発明の温度制御方式による温度５℃帯温度特性
【図７】  本発明の温度制御方式による温度−１５℃帯温度特性
【図８】  本発明の温度制御方式による温度２５℃帯長期温度特性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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