(57)【要約】本発明は少なくとも１台のコンプレッサー（２）、凝結器(4)、膨張装置（１７A;１７B）ならびに蒸発器（２０）が含まれる冷却あるいは加熱システムに関する。本発明は、本質的に凝結器にあるいは凝結器(4)の出口近傍に凝結器(4)からの液体の受け入れに設置される制御装置（７A;７B）があるとともに、凝結導管（９）への出口ならびに信号導管（６，１０;３１）への取込口（１４;３０）が含まれる点、凝結導管（９）が膨張装置（１７A;17B）に接続される点、信号導管（６，１０;３１）にくる液体を蒸発させる手段（８，１１，１８，３０，３４）がある点、手段（１２，１３）が、処理を開始する膨張装置（１７A;17B）を制御する信号導管（６，１０;３１）に接続されることによって、前記制御が信号導管（６，１０;３１）内で蒸発する液体量によって作用される点を特徴とする。本発明はまた冷却あるいは加熱システムの制御方法にも関する。【選択図】図１
2008544198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝結器においてまたは凝結器(4)の出口の近傍において凝結器(4)からの液体受入れ用の制御装置(7A;7B)が設置されると同時に、凝結導管（9）への出口と信号導管(6,10;31)への入口(14；30)が含まれること、該凝結導管（9）が膨張装置（17A；17B）に接続されること、該信号導管（6,310；31）にくる液体を蒸発させる導管手段（8,11,30,34）があること、ならびに該手段（12,13）が、前記制御が信号導管（6,10；31）の蒸発液体量によって作用される膨張装置（17A；17B）の開放処理を制御する信号手段（6,10；31）に接続されることを特徴とする、少なくとも１台のコンプレッサー（2）、凝結器(4)、膨張装置（17A；17B）ならびに蒸発器（20）が含まれる冷却あるいは加熱システム
【請求項２】
信号導管（6,10,31）中の蒸発液体量により該信号導管（6,10,31）内で圧力が作用することならびに前記制御により信号導管（6,10；31）内で圧力が作用することを特徴とする特許請求項１による冷却または加熱装置
【請求項３】
オリフィス（8）が、圧力減少が行われることによって存在する液体が蒸発するよう信号導管（6）の入口（14）近傍に設置されることを特徴とする特許請求項１又は請求項２による冷却または加熱装置
【請求項４】
前記信号導管（6,10,31）が熱供給装置（11,34）に接続されて、信号導管に存在する液体を蒸発させることを特徴とする特許請求項１から請求項３までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項５】
前記信号導管（6,10,31）が信号導管（6,10,31）を通って流れる熱ガス含有パイプ（3）および/または液体蒸発用凝結パイプ（9）に接続されることを特徴とする特許請求項１から請求項４までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項６】
凝結導管（9）への出口が制御装置（7A）内の程よい下部位置にあることならびに前記制御装置（7A）から信号導管（6）までの入口（14）が、凝結物内に生じるガス泡が該凝結物から入口（14）に導かれるように配置されることを特徴とする特許請求項１から請求項５までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項７】
制御装置（7A）にガス泡分離の観察を可能するため検査コップ（25）が設置されることを特徴とする特許請求項１から請求項６までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項８】
パイプ（36A）が膨張装置（17A）に平行に設置されることを特徴とする特許請求項１から請求項７までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項９】
信号導管（6,10,31）内の蒸発液体量が該信号導管（6,10,31）内の温度に影響することならびに前記制御により信号導管（6,10,31）の温度が影響されることを特徴とする特許請求項１による冷却または加熱装置
【請求項１０】
フロート（29）が前記制御装置（7B）から信号導管（31）までの入口（30）の制御のために設置されることを特徴とする特許請求項９による冷却または加熱装置
【請求項１１】
信号導管（31）内温度の測定のために信号導管（31）内あるいは近傍に感知器（28）が設置されることを特徴とする特許請求項１から請求項１０までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項１２】
信号導管（6,10,31）と当システムの低圧力側（37）との間にオリフィス（18）が設置されることを特徴とする特許請求項１から請求項１１までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項１３】
膨張装置（17A；17B）の開放処理が圧力薄膜（12）への作用を通じて制御されることを特徴とする特許請求項１から請求項１２までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項１４】
制御装置（7A）から凝結導管（9）までおよび信号導管（6,10,31）に至る入口（14,30）までの液体の誘導、これに対する信号導管（6,10,31）に誘導される液体の少なくとも一部の蒸発の観察、前記蒸発によって引き起こされる信号導管（6,10,31）内の変化に依存する凝結導管（9）に接続される膨張装置（17A,17B）の開放処理に関する制御の段階が含まれることを特徴とする、少なくとも１台のコンプレッサー（2）、凝結器(4)、膨張装置（17A；17B）ならびに蒸発器（20）が含まれる冷却または加熱システムの制御方法
【請求項１５】
前記蒸発によって生ずる信号導管（6,10,31）内の圧力変化に応じて制御される膨張装置（17A,17B）の開放処理を特徴とする特許請求項１４による冷却または加熱システムの方式
【請求項１６】
信号導管（6,10）内の加熱によってあるいは減圧によって蒸発される信号導管（6,10）に存在する液体を特徴とする特許請求項１４または請求項１５による冷却または加熱システムの方式
【請求項１７】
その後さらに膨張装置（17A,17B）まで誘導される制御装置（7A）内のさらに下方に誘導される凝結物から入口（14）に誘導されるガス泡を特徴とする特許請求項１４から請求項１６までの任意の請求項による冷却または加熱装置
【請求項１８】
信号導管（31）までの入口（30）への液体供給制御ならびに液体蒸発によって生ずる信号導管（31）の温度変化に依存する凝結導管（9）に接続される膨張装置（17B）の開放処理制御の段階も含まれることを特徴とする特許請求項１４による冷却または加熱制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１台のコンプレッサー、凝結器、膨張装置および蒸発器が含まれる冷却あるいは加熱装置に関する。
【０００２】
本発明は少なくとも１台のコンプレサー、凝結器、膨張装置および蒸発器が含まれる冷却あるいは加熱装置の制御方法にも関する。
【０００３】
本発明は作用媒体として蒸発/凝結冷却剤が使用される冷却加熱システムに適用される。本発明によるシステムは、空調、ヒートポンプ、ピストンコンプレッサー、渦巻きコンプレッサー、スクロールコンプレッサー、遠心力コンプレッサー、回転コンプレッサー、あるいはその他いくつかのコンプレッサータイプならびに蒸発/凝結によるあらゆるタイプの熱交換冷却剤を利用するシステムを冷却する処理および装置といったあらゆるタイプの冷却システムに応用可能である。
【背景技術】
【０００４】
市場に関しては様々な冷加熱調節システムがある。しかしながら、使用されるシステムは複雑であると同時に大きなスペースを必要とするため必要以上に高価であることが多い。システムの大きさや複雑さによって調節反応速度や効率性が思うほどに良くないということになる。上述の欠点について既知のシステムの幾例かが以下に説明される。
【０００５】
米国特許US-A-4,566,288および英国特許GB-A-659,051 は、弁に直接影作用するかあるいは電気的インパルスにより間接的に作用するかのいずれかであって信号を凝結物流出弁に送る、様々なフロートシステムに関する。これらのシステムは共に複雑であると同時に、電気インパルスが利用されて制御されることによって自動作動はしないと同時に、これらは大きいだけでなく凝結物全量の制御用フロートに接続される弁のためかさばるものである。
【０００６】
米国特許US-A-3,388,558および欧州特許EP-A-0, 939, 880は、システムの電気加熱により熱部品がその加圧時に弁が開かれる薄膜に作用するサーモスタット式弁のあるシステムに関する。
これらのシステムは制御インパルスが加熱用外部調節制御信号による真空管加熱用の電気抵抗から構成されるのでいずれも自動作動ではない。
【０００７】
米国特許US-A-5, 156, 017では出口凝結物の超冷却と凝結の温度間の温度差を利用して流れを制御する温度制御システムが示される。しかしながら、これらの制御では超冷却ループが出口凝結物制御のために必要となるので可能な凝結器表面の利用が十分でない。
【０００８】
米国特許US-A-3, 367, 130はガスの充満した温度感応感知器からのインパルスを利用して蒸発後の蒸発温度と過熱ガスとの間の差を制御する伝統的サーモスタット膨張弁のあるシステムに関する。該システムは蒸発後の過熱ガスにより制御されて、膨張弁用の制御インパルスが冷却剤と熱発散媒体間の温度差にマイナスに作用できるようになる。
により。
【０００９】
米国特許US-A-4, 267, 702は作動と停止間の圧力差に応じて部分的あるいは全体的に液体供給を絶つ圧力感応弁付きのシステムに関する。しかしながら、該システムでは非凝結ガスに依存する凝結物流出の制御は行われない。従い、制御機能は凝結物品質によって左右されることはない。
【００１０】
このように、上述のシステムに伴う問題を単純、円滑、かつ簡易に解決するシステムに関するニーズが存在する。
【特許文献１】米国特許US-A-4,566,288
【特許文献２】英国特許GB-A-659,051
【特許文献３】米国特許US-A-3,388,558
【特許文献４】欧州特許EP-A-0, 939, 880
【特許文献５】米国US-A-5, 156, 017
【特許文献６】米国特許US-A-3, 367, 130
【特許文献７】米国特許US-A-4, 267, 702
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は凝結物内のガスにより不必要な電力損失が生じる問題を解決することにある。
【００１２】
もう一つの目的は非凝結ガスが凝結器制御装置を通らないように凝結器からの液体流を制御する問題の解決である。
【００１３】
特定の実施例によると、本発明の目的は凝結器の凝結能力が減少しないように超冷却熱のリサイクル問題を解決することにある。
【００１４】
好ましい第１実施例によると、本発明の目的は既知の弁構造に対するインパルス圧により液体流制御の問題を解決することにある。
【００１５】
ある代替実施例によると、本発明の目的は膨張弁に対する信号伝達用フロート弁付きの冷却システム/ヒートポンプシステムにおいて液体流制御の問題に解決策を与えることにある。
【００１６】
本発明のある特定目的はシステムが外付けの、例えば、電動の制御装置を必要とせずに自動作動するよう液体流を制御することである。
【００１７】
最終的に、本発明の目的は流れの制御用吸入ガスを過熱させることなく蒸発面に冷却剤が提供されるという問題の解決にある。
【００１８】
前記目的は特許請求項１および請求項１４ならびにこれらに従属する従属請求項の特徴的部分に挙げられる冷却および加熱装置を使って達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は加熱、冷却あるいは冷凍システムを示す。該システムは冷却剤を含む導管（図示されず）、コンプレッサー２、凝結器４、膨張弁１７A、蒸発器２０、液体分離器２４、オイル戻り装置２１、アキュムレータ２３、ならびに膨張弁１７Aの制御を目的とするガス泡存在検知装置７Aからなる。
【００２０】
膨張弁１７Aが開く時、凝結冷却剤は該媒体が膨張するシステムの低圧側１９に流れる。その後、該媒体はさらに冷却剤に対する熱奪取が通常は空気であるガスあるいは液体から生ずることによって冷却液体が蒸発する蒸発器２０まで流れる。ガス/液体混合物はその後、液体がガスから分離される液体分離器２４に対し圧縮される。重力を利用して、幾分かの液体はオイルおよび冷却液が分離される熱交換器を通過させられた後、オイルはアキュムレータ２３および吸入系統１を経由してコンプレッサー２まで戻される。蒸発しなかった液体の戻りは液体分離器２４から導管を経由して蒸発器２０まで生じる。コンプレッサー２は凝結が行われる凝結器４でその後冷却される冷却剤を圧縮する。図６では、制御装置７Aがその出口の前の凝結器に配置される代替実施形態が示される。
【００２１】
図２には、装置７Aが、乾燥フィルター２２および検査コップ２５が設けられた、ある好ましい実施例により示される。必ずしもすべてのガスが凝結器４を通る通路で凝結するわけではないのでガス泡は尚冷却剤に残り得る。装置７Aは検査コップ２５内部で直接凝結しなかったガスを分離するので、ガス泡の分離を伴う制御処理が観察可能である。コンププレッサー運転中は、ガスは信号導管開放部１４を経由してオリフィス８を通って信号導管６内へと流れる。その後、ガスは熱交換器１１を通った後に信号導管６が信号導管１０内へと変化する。電気加熱器がおそらく信号導管１０に連結可能である。ガスは信号導管１０に取り付けられる膨張弁１７A薄膜１２に作用する圧力変化を与える。膜１２に作用する圧力変化は次に、例えば、ピストンといった機構１３に作用することによって、膨張弁開放が制御される。その出口側で冷却システムの低圧側３７に接続されるオリフィス１８もまた、前記導管１０の近傍に設置される。ガス貫流がガスを生み出すガス圧に応じて、ガスがオリフィス１８を通じて流出する。これにより薄膜１２の前の空間に補償導管２６を経由して低圧側３７に取り付けられる薄膜１２背後の空間における参照圧力よりも高い圧力が与えられる。
【００２２】
液体つまり凝結物が信号導管１４への入口に入る時、オリフィス８を通らなくてはならなく、これによって膨張が生じると同時に、オリフィス８が引き起こす圧力低下のため流体が蒸発する。その後、オリフィス８の後の信号導管６に形成される液体ガス混合物が熱交換装置１１，３４の一つでさらに蒸発する。蒸発中、体積膨張が起こると同時に、ほぼすべての液体がガスの形態に変化する。その後、冷却/ヒートポンプシステムの低圧側３７に対してオリフィス１８を経由してガスに圧力がかかる時に機構１３により開放１６される圧力感応膨張弁１７Aまでガスはさらに導管１０内に誘導される。
【００２３】
ガスあるいは純液体の代わりにガス混合液体が信号導管１４への入口に入る時に、純液体が上記に応じて入る時よりも少量の容積拡大が起こる。信号導管１０内の圧力はこれによって影響されて、弁機構１３を閉じさせもする。機構１３が閉じる場合には、弁１７Aを通る流れは装置７Aからくる凝結導管９を通って流れる凝結物のため遮断される。オリフィス８には少量の非凝結冷却剤すら膨張弁１７Aに開放インパルスを与え得ることになるオリフィス１８よりも少量の貫通流能力がある。
【００２４】
オリフィス１８により可能な膨張弁への信号が作られよう低圧側に関連する高圧側からより高圧が維持される。
【００２５】
導管３６Aは膨張弁１７Aに平行に設置される。弁が閉じる時、信号流が弁を通じて得られる結果、冷却システムが立ち上がった後により速いインパルスが信号導管６の取り込み口１４に生じ得る。
【００２６】
図３には信号導管６，１０を通って流れる流体蒸発用の熱交換器１１が示される。該導管６，１０はおよそ３ミリの外径があるとともに、できるだけ大きな熱交換が行われるよう好ましくはループ状に加熱ガスあるいは凝結物が含まれる導管３，９にそれぞれ取り付けられるのが好ましい。
【００２７】
図４では、本発明による代替実施例による制御システムが示される。図１に示される実施例によるガス泡の存在検知用に使用される装置７Aの代わりに、図５に示されるフロート装置７Bがこの実施例で使用される。信号導管３１、温度感応感知器２８ならびに信号管２７を経由してフロート装置７Bにより制御インパルスがサーモスタット式膨張弁１７Bに与えられる。
【００２８】
凝結器４からの凝結物の十分な供給には、フロート２９が持ち上げられる３３と同時に弁３０が開放されることによって、液体が信号導管３１に流れ込む。信号導管３１の入口弁３０とシステムの低圧側３７との間に位置するオリフィス１８はオリフィス１８に関する弁３０の流れ能力に調整されて、温度上昇が信号導管３１内に、また弁３０を通る冷却剤の流れが十分強い場合には感応要素２８に起こる。ここでオリフィス１８はこの弁が十分に開かれるにつれて入口弁３０よりも少量の貫流に調整される。ここではオリフィス１８により低圧側の温度に関連して高圧側は高温が維持される。
【００２９】
信号導管３１を通る冷却剤の流れがあるレベルを超える場合、オリフィス１８は膨張弁１７Bが開放されることにつながるこの導管３１内温度の上昇の原因となる、信号導管３１で行われる液体相からガス相への冷却剤の十分な蒸発を可能するのに十分な量の冷却剤を通すことができない。
【００３０】
入口弁３０が開放される必要がなくこれによって十分な液体供給が信号導管３１にもたらされない場合、前記導管３１内で温度を下げるのに十分な蒸発が信号導管３１内に起こる。サーモスタット式膨張弁１７B用の感応要素２８により蛇腹薄膜１２上の空間に蒸気圧減少を生じさせる温度低下が記録される。この圧力低下が薄膜１２に至り、膨張弁１７B機構１３に閉鎖指令を与え、これによって膨張弁１７Bを通る流れが減少する。
【００３１】
図４によるシステムはまた、たとえ不要であっても信号導管３１に存在する液体を蒸発させるよう加熱器等が供給されても良い。
【００３２】
本発明によるシステムは単純かつ廉価であると同時に迅速な制御が提供される冷却加熱システムを提供する。
【００３３】
本発明により膨張弁１７Bを通じて大量の凝結物の制御可能であって弁３０から少量の凝結物しか生じない。
【００３４】
本発明は添付図面で上述されかつ例示された実施例に限定されないのは当然である。本特許請求項を理由に与えられ保護される範囲から逸脱することなく、特にさまざまな部品の性質に関連してあるいは匹敵する技術を利用することにより変更の実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明は非限定的であると同時に例示するために、付録の図を参照して以降に説明されよう。すなわち、
【００３６】
【図１】本発明によるある好ましい実施例による制御システム
【図２】本発明によるガス泡検知装置
【図３】本発明による熱交換器
【図４】本発明によるある代替実施例による制御システム
【図５】本発明によるあるフロート装置
【図６】制御装置の代替配置
【符号の説明】
【００３７】
１．液体混合物無しの吸入系統ガス
２．コンプレッサー；
３．加熱ガス導管；
４．空気あるいは液体と接触する熱除去用凝結器；
５．凝結物導管；
６．加熱１１前オリフィス８後の信号導管；
７A．ガス泡の存在制御装置；
７B.フロートおよび弁付きフロートハウジング；
８．オリフィス；
９．凝結物導管；
１０．信号導管；
１１            熱交換器
１２            圧力薄膜
１３            薄膜が作用すると同時に膨張弁１７を制御するピストン
１４            信号導管６，１０への取込口
１５            閉鎖機能
１６            開放機能
１７Ａ            膨張弁
１７Ｂ            サーモスタット式膨張弁
１８            オリフィス
１９            低圧側膨張導管
２０            熱取込用蒸発器
２１            冷却剤蒸発用加熱付き液体分離器からのオイル戻り
２２            乾燥フィルター
２３            アキュムレータ
２４            液体分離器
２５            検査コップ
２６            信号導管、補償導管
２７            膨張弁への信号導管
２８            熱球/感知器
２９            フロート本体
３０            フロート２９が作用する弁
３１            フロート弁とオリフィス１８間の信号導管
３２            液体低位時の弁閉鎖
３３            液体高位時の弁開放
３４            電気加熱
３５            液体超冷却/凝結物からの熱回収用熱交換器
３６Ａ            膨張弁３７を通る信号流れ
３７            低圧側
【図１】
2008544198.tif 000003
【図２】
2008544198.tif 000004
【図３】
2008544198.tif 000005
【図４】
2008544198.tif 000006
【図５】
2008544198.tif 000007
【図６】
2008544198.tif 000008
【国際調査報告】
2008544198.tif 000009
2008544198.tif 000010
2008544198.tif 000011