(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大冷凍能力に対応する最大冷媒供給量までの冷媒を供給可能な冷凍回路によって発生させるべき冷凍能力に対応した冷媒量を供給可能にする冷凍能力制御装置において、
前記最大冷凍能力より十分小さい小冷凍能力に対応する小冷媒量を常時供給可能にする定常供給系と、該小冷媒量供給系と並列に導設され開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段を備えた電磁弁が設けられ前記最大冷凍能力のうちの前記小冷凍能力を除いた大冷凍能力までの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を供給可能にする可変供給系と、発生させるべき前記冷凍能力に対応して前記電磁弁を繰り返し開閉する開閉時間を定めた開閉時間信号を前記電磁弁に与える開閉時間信号発生手段と、を有し、
前記電磁弁は、ケースと、弁体を備えていて前記ケースの中で上下方向に摺動案内されるように前記ケースに入れられたプランジャと、前記弁体を受け止めるように前記弁体の下方に配置された弁座と、前記ケースの上部に固定されたプランジャ吸引用のコイルとを有し、前記プランジャの上端と前記ケースと前記コイルとで閉鎖された上部空間を形成すると共に前記プランジャの下端と前記弁体と前記弁座と前記ケースとで前記冷媒が供給される入口室を形成するように構成されていて、
前記開閉遅延手段は、前記入口室と前記上部空間とを導通させる溝であって、前記コイルへの通電が遮断されて前記プランジャが落下するときに前記入口室と前記上部空間との均圧時間に遅れを生じさせて前記落下する速度が自然落下速度より遅くなって前記開から前記閉になる時間が長くなるように前記摺動案内される面に設けられた溝からなる、
ことを特徴とする冷凍能力制御装置。
【請求項２】
試験室内に循環供給される空気の温度を温度センサで検出して前記温度が温度設定部で設定した設定温度になるように冷却器の冷却能力と加熱器の加熱出力とを制御するようにした環境試験装置において、
冷凍能力制御装置と冷凍能力付与手段とを有し、
前記冷凍能力制御装置は、最大冷凍能力に対応する最大冷媒供給量までの冷媒を供給可能で前記冷却器となる蒸発器を備えた冷凍回路によって発生させるべき冷凍能力であって前記冷凍能力付与手段によって付与される冷凍能力に対応した冷媒量を供給可能にし，
前記最大冷凍能力より十分小さい小冷凍能力に対応する小冷媒量を常時供給可能にする定常供給系と、該小冷媒量供給系と並列に導設され開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段を備えた電磁弁が設けられ前記最大冷凍能力のうちの前記小冷凍能力を除いた大冷凍能力までの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を供給可能にする可変供給系と、発生させるべき前記冷凍能力に対応して前記電磁弁を繰り返し開閉する開閉時間を定めた開閉時間信号を前記電磁弁に与える開閉時間信号発生手段と、を有し、
前記電磁弁は、ケースと、弁体を備えていて前記ケースの中で上下方向に摺動案内されるように前記ケースに入れられたプランジャと、前記弁体を受け止めるように前記弁体の下方に配置された弁座と、前記ケースの上部に固定されたプランジャ吸引用のコイルとを有し、前記プランジャの上端と前記ケースと前記コイルとで閉鎖された上部空間を形成すると共に前記プランジャの下端と前記弁体と前記弁座と前記ケースとで前記冷媒が供給される入口室を形成するように構成されていて、
前記開閉遅延手段は、前記入口室と前記上部空間とを導通させる溝であって、前記コイルへの通電が遮断されて前記プランジャが落下するときに前記入口室と前記上部空間との均圧時間に遅れを生じさせて前記落下する速度が自然落下速度より遅くなって前記開から前記閉になる時間が長くなるように前記摺動案内される面に設けられた溝からなり、
前記冷凍能力付与手段は、前記温度センサの検出温度と前記設定温度とを比較して前記検出温度と前記設定温度との温度差に対応する温度差対応量を発生させる温度差対応量発生部と、前記加熱出力として十分小さい低出力を備えていて前記加熱出力と前記低出力との出力差に対応する加熱出力差対応量を発生させる加熱出力差対応量発生部と、冷凍能力付与部とを有し、
該冷凍能力付与部は、前記発生させるべき前記冷凍能力を、前記温度差がプラス差であるときには、前記プラス差に対応して大きくした増加能力量とし、前記温度差がマイナス差であるときには、前記マイナス差に対応して小さくした減少能力量とし、前記温度差が０に近い範囲内の値であるときにおいて、前記出力差がプラス差であるときには、十分小さい微小減少量だけ減少させた微小減少能力量とし、前記出力差がマイナス差であるときには、前記十分小さい微小増加量だけ増加させた微小増加能力量とするように、前記冷凍能力制御装置の前記開閉時間信号発生手段に冷凍能力信号を与える、
ことを特徴とする環境試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最大冷凍能力に対応する最大冷媒供給量までの冷媒を供給可能な冷凍回路によって発生させるべき冷凍能力に対応した冷媒量を供給可能にする冷凍能力制御装置及びこれを備えた環境試験装置に関し、特に低能力を含み広範囲に且つ高精度に冷凍能力を制御する技術として好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
例えば環境試験装置では、低温低湿から高温高湿まで広範囲の温度及び湿度条件を精度良く達成することが要求される。そして、低温低湿条件では、冷凍機に大きい冷却能力及び除湿能力が要求され、温度及び湿度条件が高くなると冷凍機が低能力で運転されるか又は停止されるので、冷凍機の冷凍能力も広範囲に且つ精度良く制御されることが要請される。
【０００３】
このような冷凍能力制御のためには、従来では電子膨張弁が使用されていた。しかしながら、電子膨張弁では、冷媒流量を調整するためのニードルの加工精度に限界があるため、通常３０％程度以下では冷凍能力を制御できなかった。そのため、低温低湿条件のときよりも十分低い冷凍能力の要求される中間的温度及び湿度条件では、冷凍機を過大な能力で運転しつつ加熱器や加湿器で再加熱及び再加湿するという無駄な電力を消費する運転状態になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術における上記問題を解決し、冷凍機の冷凍能力を低能力まで精度良く制御し、環境試験装置等の冷凍機が使用される装置における温度や湿度の制御性を良くし省エネを図ることができる冷凍能力制御装置と、このような冷凍能力制御装置を装備した環境試験装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、最大冷凍能力に対応する最大冷媒供給量までの冷媒を供給可能な冷凍回路によって発生させるべき冷凍能力に対応した冷媒量を供給可能にする冷凍能力制御装置において、
前記最大冷凍能力より十分小さい小冷凍能力に対応する小冷媒量を常時供給可能にする定常供給系と、該小冷媒量供給系と並列に導設され開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段を備えた電磁弁が設けられ前記最大冷凍能力のうちの前記小冷凍能力を除いた大冷凍能力までの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を供給可能にする可変供給系と、発生させるべき前記冷凍能力に対応して前記電磁弁を繰り返し開閉する開閉時間を定めた開閉時間信号を前記電磁弁に与える開閉時間信号発生手段と、を有し、
前記電磁弁は、ケースと、弁体を備えていて前記ケースの中で上下方向に摺動案内されるように前記ケースに入れられたプランジャと、前記弁体を受け止めるように前記弁体の下方に配置された弁座と、前記ケースの上部に固定されたプランジャ吸引用のコイルとを有し、前記プランジャの上端と前記ケースと前記コイルとで閉鎖された上部空間を形成すると共に前記プランジャの下端と前記弁体と前記弁座と前記ケースとで前記冷媒が供給される入口室を形成するように構成されていて、
前記開閉遅延手段は、前記入口室と前記上部空間とを導通させる溝であって、前記コイルへの通電が遮断されて前記プランジャが落下するときに前記入口室と前記上部空間との均圧時間に遅れを生じさせて前記落下する速度が自然落下速度より遅くなって前記開から前記閉になる時間が長くなるように前記摺動案内される面に設けられた溝からなる、
ことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、試験室内に循環供給される空気の温度を温度センサで検出して前記温度が温度設定部で設定した設定温度になるように冷却器の冷却能力と加熱器の加熱出力とを制御するようにした環境試験装置において、
冷凍能力制御装置と冷凍能力付与手段とを有し、
前記冷凍能力制御装置は、最大冷凍能力に対応する最大冷媒供給量までの冷媒を供給可能で前記冷却器となる蒸発器を備えた冷凍回路によって発生させるべき冷凍能力であって前記冷凍能力付与手段によって付与される冷凍能力に対応した冷媒量を供給可能にし，
前記最大冷凍能力より十分小さい小冷凍能力に対応する小冷媒量を常時供給可能にする定常供給系と、該小冷媒量供給系と並列に導設され開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段を備えた電磁弁が設けられ前記最大冷凍能力のうちの前記小冷凍能力を除いた大冷凍能力までの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を供給可能にする可変供給系と、発生させるべき前記冷凍能力に対応して前記電磁弁を繰り返し開閉する開閉時間を定めた開閉時間信号を前記電磁弁に与える開閉時間信号発生手段と、を有し、
前記電磁弁は、ケースと、弁体を備えていて前記ケースの中で上下方向に摺動案内されるように前記ケースに入れられたプランジャと、前記弁体を受け止めるように前記弁体の下方に配置された弁座と、前記ケースの上部に固定されたプランジャ吸引用のコイルとを有し、前記プランジャの上端と前記ケースと前記コイルとで閉鎖された上部空間を形成すると共に前記プランジャの下端と前記弁体と前記弁座と前記ケースとで前記冷媒が供給される入口室を形成するように構成されていて、
前記開閉遅延手段は、前記入口室と前記上部空間とを導通させる溝であって、前記コイルへの通電が遮断されて前記プランジャが落下するときに前記入口室と前記上部空間との均圧時間に遅れを生じさせて前記落下する速度が自然落下速度より遅くなって前記開から前記閉になる時間が長くなるように前記摺動案内される面に設けられた溝からなり、
前記冷凍能力付与手段は、前記温度センサの検出温度と前記設定温度とを比較して前記検出温度と前記設定温度との温度差に対応する温度差対応量を発生させる温度差対応量発生部と、前記加熱出力として十分小さい低出力を備えていて前記加熱出力と前記低出力との出力差に対応する加熱出力差対応量を発生させる加熱出力差対応量発生部と、冷凍能力付与部とを有し、
該冷凍能力付与部は、前記発生させるべき前記冷凍能力を、前記温度差がプラス差であるときには、前記プラス差に対応して大きくした増加能力量とし、前記温度差がマイナス差であるときには、前記マイナス差に対応して小さくした減少能力量とし、前記温度差が０に近い範囲内の値であるときにおいて、前記出力差がプラス差であるときには、十分小さい微小減少量だけ減少させた微小減少能力量とし、前記出力差がマイナス差であるときには、前記十分小さい微小増加量だけ増加させた微小増加能力量とするように、前記冷凍能力制御装置の前記開閉時間信号発生手段に冷凍能力信号を与える、
ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した冷凍能力制御装置及びこれを装備した冷凍機の冷凍回路の構成の一例を示す。
冷凍能力制御装置１は、最大冷凍能力Ｆｍに対応する最大冷媒供給量Ｇｍまでの冷媒を供給可能な冷凍回路２によって発生されるべき冷凍能力Ｆに対応した冷媒量Ｇを供給可能にする装置であり、定常供給系３、可変供給系４、開閉時間信号発生手段としての電磁弁調節器７、等によって構成されている。
【０００８】
定常供給系３は、最大冷凍能力Ｆｍより十分小さい小冷凍能力Ｆｓとして本例ではＦｍの１０％である０．１Ｆｍ程度に対応する小冷媒量Ｇｓを冷凍機の運転中に常時供給可能にする系であり、差圧に対してほぼ一定の流量を流せるキャピラリーチューブ等からなる小膨張機構３１を備えていて、この系だけが使用されているときには、上記０．１Ｆｍに対応するＧｓを流すことができる。
【０００９】
可変供給系４は、定常供給系３と並列に導設され電磁弁４１が設けられ大冷凍能力ＦL として最大冷凍能力のうち小冷凍能力Ｆｓを除いた本例では０．９Ｆｍまでの冷凍能力に対応する大冷媒量ＧL までの冷媒量を供給可能にする系であり、上記電磁弁４１と共に差圧に対してほぼ一定の流量を流せるキャピラリーチューブ等からなる大膨張機構４２を備えていて、定常供給系３とこの系とが使用されているときに、上記０．９Ｆｍに対応するＧL を流すことができる。
【００１０】
図２は可変供給系４の電磁弁４１の構成例を示す。
電磁弁４１は、開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段として、本例ではプランジャ４１１とケース４１２との摺動案内面のプランジャ側にその周方向に４箇所の溝４１３を設けている。そして、前記プランジャは微小隙間δを持ってケースとの間で摺動案内されていて、入口室４１４と上部空間４１５との間が実質的に遮断されているため、従来の電磁弁ではこの間を常時導通させておくために図において二点鎖線で示す均圧管Ａを設けていたが、本発明を適用した電磁弁ではこの均圧管Ａを取り止めている。
【００１１】
又、開閉遅延手段と共に、弁の開閉時に衝撃を緩和するために、上下にバネ４１６、４１７及び上にパッキン４１８を設けている。電磁弁４１の他の構造部分は通常のものと同様であり、プランジャ吸引用のコイル４１９、弁体４２０、出口側の弁座４２１、等を備えている。なお、後述する電磁弁５１及び６１も同じ構造のものである。
【００１２】
電磁弁調節器７は、ＣＰＵ等として構成され、発生させるべき冷凍能力Ｆに対応して電磁弁４１を繰り返し開閉する開閉時間である開時間Ｔｏ、閉時間Ｔｃ及び周期Ｔ＝Ｔｏ＋Ｔｃを定めた開閉時間信号ＰT を電磁弁４１に与える。この場合、発生させるべき冷凍能力Ｆは、冷凍回路２を持つ冷凍機が装備される空調装置等から冷凍能力制御信号ＰF として例えばＦｍに対する％として与えられる。開閉時間信号ＰT は例えばＣＰＵのタイマー機構によって０．３秒単位で与えられる。
【００１３】
この開閉時間信号ＰT は、上記のように信号ＰF として外部から入力された発生させるべき冷凍能力Ｆから計算式や数値表や線図等によって定められる。このような計算式としては、開閉信号を付与する制御周期である上記周期Ｔを一定にした場合には、最も簡単には、
Ｆ／Ｆｍ＝（０．９Ｔｏ／Ｔ）＋０．１−−−−（１）
の式で与えられる。そして、ＰT はＴ中のＴｏ時間を計算して出力することになる。なおこの計算では、Ｆの大小の値に関係なく、定量供給系３には常に一定条件で一定量０．１Ｆｍの冷媒が流れ、可変供給系４でも０．９Ｆｍまでの冷媒が同じ条件でＴｏ／Ｔに比例して流れ、冷凍能力は冷媒流量に比例するとしている。
【００１４】
しかし、実際には発生させるべき冷凍能力Ｆの大きさによって冷凍機の効率等が変化するので、このような冷凍回路条件を反映させることが望ましく、その場合には、上式を、例えば
Ｆ／Ｆｍ＝（０．９Ｔｏ／Ｔ）＋０．１−（Ｆ／Ｆｍ）α−−−（２）
とし、Ｔｏ＝ＴでＦ＝Ｆｍの状態からＦが小さくなると、冷凍機の効率低下等を考慮し、式（１）のときよりも（Ｆ／Ｆｍ）に対応させてＴｏを大きくして行く。
【００１５】
なお、αは計算することも可能であるが、実際の装置ではある程度の誤差の発生が避けられないため、予め試験をして、α等の不確定な係数を含めてＦとＴｏとの関係を実測によって定めておくことにより、より精度の高い冷凍能力制御を行うことができる。又、発生させる冷凍能力Ｆの精度を上げるために、Ｆの値によって周期Ｔを変えるようにしてもよい。
【００１６】
冷凍回路２は、上記のような冷凍能力制御装置の構成部分の他に、膨張機構３１及び４２で膨張して低温になった冷媒が導入される蒸発器２１、圧縮機２２、凝縮機２３やその他の図示しない通常の構成機器を備えている。蒸発器２１は、空調装置や冷蔵庫や後述する図３に示す環境試験装置において循環空気等を冷却する冷却器として使用される。
【００１７】
以上のような冷凍能力制御装置は次のように運転されてその作用効果を発揮する。
電磁弁調節器７では、式（１）、（２）で計算したり、冷凍回路２を持つ冷凍機が実際に装備された空調装置等で実測することにより、冷凍能力Ｆと周期Ｔで繰り返し開閉される電磁弁４１の開時間Ｔｏとの関係が予め定められていて、与えられた信号ＰF のＦに対応したＴｏを計算したり選択してこれを開閉時間信号ＰT として電磁弁４１に与える。
【００１８】
ＰT は、例えば冷凍能力Ｆを最大冷凍能力Ｆｍに対する比率として％で表し、周期Ｔを２７秒の一定値とし、１％ピッチでＴｏを与える信号である。Ｔが２７のときには、式（１）は、Ｆ／Ｆｍ＝Ｔｏ／３０＋０．１となり、Ｔｏの最小制御値を前記０．３秒として式（１）で計算すると、Ｆ／Ｆｍが１００％ではＴｏ＝Ｔ＝２７秒、９９％ではＴｏ＝２７−０．３＝２６．７秒、９８％では２６．４秒、５０％では（２７−０．３×５０）＝１２秒、１２％では０．６秒、１１％では０．３秒、１０％では０秒、ということになる。但し、前述のように、実際には式（２）や実測によってＴｏを求めることが望ましい。
【００１９】
このような冷凍能力制御装置によれば、従来の電子膨張弁では制御できなかった３０％から１０％程度までの低出力範囲においても冷凍能力を制御することができる。又、前記の如く例えば１％ピッチで冷凍能力を制御でき、その精度が良い。更に、電子膨張弁の場合にはこれを駆動するステッピングモータの制御出力回路が必要になるのに対して、本発明によれば、要求された冷凍能力に対して単に電磁弁の周期的開閉時間を与えるというアナログ出力だけで精密な冷凍能力制御が可能になる。
【００２０】
この場合、このような電磁弁による冷凍能力の精密制御では、電磁弁の開閉回数が通常の使用条件のものに較べて格段に多くなるため、通常の電磁弁では、開閉時に弁体が弁座に当たるときの衝撃の繰り返しにより、弁の耐用期間が大幅に短くなる。即ち、通常の電磁弁では、図２に示すように均圧管Ａを設けているので、コイル４１９の通電が遮断されてプランジャ４１１が自重によって落下するときに、入口室４１４と上部空間４１５との間が瞬時に均圧し、２ｍｓｅｃ程度の微小時間で弁が閉鎖し、弁体４２０と弁座４２１との間にある程度の衝撃力が生ずる。その結果、一般に１０万回程度の開閉回数で電磁弁が寿命になるとされている。
【００２１】
これに対して本例の電磁弁４１では、溝４１３を設けるとによって均圧管Ａを取り止めているので、電磁弁がオフになり、図２（ｂ）の開状態から（ａ）の閉状態になるようにプランジャ４１１が自然落下するときに、入口室４１４と上部空間４１５との間が溝４１３を介して導通すると共に溝を適当な断面積にすることによって両者の間の均圧時間に遅れが生じ、プランジャの落下速度が従来の電磁弁の場合の１０倍程度遅くなり、弁体が弁座に当たるときの衝撃力が１／１００程度になる。その結果、衝撃力が全く問題にならないレベルになり、繰り返し衝撃荷重による弁部分の耐久性の低下が殆どなくなり、本装置への電磁弁の使用が可能になった。この場合、弁の開閉時間、従って弁緩衝の程度は、溝４１３の断面積や数によって調整可能である。
【００２２】
なお本例の電磁弁４１は、上下にバネ４１６及び４１７を備えていて、上のバネ４１６は、プランジャ４１１がコイル４１９で吸引されたときの衝撃力の緩和とそのときの音の発生を低減させ、下のバネ４１７は、プランジャと共に弁体４２０が落下して弁座４２１に当たったときの衝撃を緩和する作用をなすように構成されている。
【００２３】
図３は本発明を適用した冷凍能力制御装置１を備えた環境試験装置である恒温槽１０の構成例を示す。
恒温槽１０は、送風機１１によって試験室１２内に矢印の如く循環供給される空気の温度を温度センサ１３で検出した検出温度ｔｐが温度設定部である恒温槽の操作制御装置１４の温度設定部１４１で設定した設定温度ｔｓになるように、冷凍回路２の蒸発器からなる冷却器２１の冷却能力である冷凍能力と加熱器１５の加熱出力Ｐｄとを制御するようにした装置であり、冷凍能力制御関連部分として、冷凍能力制御装置１及び冷凍能力付与手段としての冷凍能力発生部１６を有する。符号１７及び１８は湿度調節用の湿度センサ及び加湿器である。
【００２４】
冷凍能力制御装置１は、基本的には図１のものと同様であるが、前記の如く冷凍回路２の蒸発器が冷却器２１になっている。又、可変供給系としては、図１の可変供給系４に加えて、これと並行に可変供給系５及び６を設け、これらに対応して電磁弁及び膨張機構としてそれぞれ電磁弁４１、５１、６１及び膨張機構４２、５２、６２を設けて、これらの系の全体により、前記と同様に０．９Ｆｍまでの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を冷却器２１に供給可能にしている。
【００２５】
このように冷凍能力制御装置１の電磁弁調節器７は、冷凍能力発生部１６と共に、操作制御装置１４内に組み込まれてＣＰＵとして一体的に形成されている。なお、本例では可変供給系４、５、６を同じ容量のものにしているが、これらをそれぞれ異なった容量のものにすることも可能である。又、０．９Ｆｍもある程度変更可能であることは勿論である。
【００２６】
電磁弁調節器７は、電磁弁に繰り返し開閉時間信号ＰT を与える。この場合、全ての電磁弁に図１の装置のような信号を同時に付与することも可能であるが、例えば電磁弁４１、５１、６１の順に優先開閉させるような方法で、それぞれの電磁弁を別個に開閉することが望ましい。そのようにすれば、例えば開閉の最短時間を１秒単位にして、周期を３０秒にすることにより、冷凍能力を０〜９０までの９０段階で制御し、従って１０％から１００％まで１％のピッチで冷凍能力を制御することができる。
【００２７】
表１は、上記の恒温槽１０を用いて、冷凍能力を１０％から１００％まで１％ピッチで制御するときの電磁弁の開閉時間を実測した結果の一部分を示す。
【表１】
0003974358.tif 000002
【００２８】
この測定は、加湿器１８を停止させた状態に維持して加熱器１５を使用し、恒温槽１０で空気を２０℃の一定の温度条件で循環させ、冷凍能力を１０％及び１００％にしたときの加熱器１５の出力を測定し、この間の出力差約２５０Ｗを１０％から１００％までの１％ピッチで比例配分し、測定した加熱器１５の出力を冷凍能力とし、それぞれの出力で循環空気温度が２０℃になるように、電磁弁４１、５１、６１をこの順に優先させて開閉させ、それらの開閉時間Ｔｏ、Ｔｃ、Ｔを調整して測定したものである。このようにすれば、実際の装置特性に合わせて、極めて精密に冷凍能力を制御できることになる。
【００２９】
図４は一例として上記測定における冷凍能力４２％のときの電磁弁の開閉状態を示した図である。
このときには、電磁弁４１はＴｏ＝Ｔ＝２６秒で全開し、電磁弁５１はＴ＝２６秒中にＴｏ＝４秒間だけ開き、そして電磁弁６１は全周期の間中閉鎖しているという開閉状態になっている。この結果を考察すれば、電磁弁４１の冷凍能力発生量は、全電磁弁の合計周期７８秒中の２６秒に対応する量であり、式（１）によれば定量分１０％を除いて３０％分になり、電磁弁５１は８４秒中４秒で約４．８％分であり、合計冷凍能力は４４．８％になる。従って、４２％より２．８％大きくなっているが、これは式（２）等が反映された結果である。
【００３０】
なお、表１で全体的に式（１）の計算結果と異なっているのは、冷凍回路の効率の変化、恒温槽１０の固有の特性、冷媒配管系の長さや敷設状態、冷凍能力を変えた効果が測定周期に現れるまでの時間的ずれ、等の諸要因による。しかし、式（１）、（２）や実測値を用いた冷凍能力制御は、それぞれ精度差はあるが、何れも従来の冷凍制御に較べて精度が良く実用性の高いものである。
【００３１】
冷凍能力発生部１６は、比較演算機能を備えていて、温度差対応量発生部である温度差出力部１６１、加熱出力差対応量発生部である加熱出力差出力部１６２、及び、冷凍能力付与部である冷凍能力値出力部１６３を主要構成部分としている。
【００３２】
温度差出力部１６１は、温度センサ１３の検出温度ｔｐと設定温度ｔｓとを取り入れてこれらを比較し、これらの温度の差に対応する温度差対応量として本例では（ｔｐ−ｔｓ）＝Δｔという温度差自体を発生させる。なお、温度差対応量としては、例えばｔｐ／ｔｓという温度比率等の他の量を用いてもよい。
【００３３】
加熱出力差出力部１６２は、加熱出力Ｐｄとして例えばＰｄの５％程度の十分小さい低出力Ｐｄｓを備えていて、加熱出力Ｐｄを取り入れてこれと低出力Ｐｄｓとの差ΔＰｄに対応する加熱出力差対応量として本例では加熱出力差ΔＰｄ自体を発生させる。なお、加熱出力差対応量としてはＰｄとＰｄｓとの比率等であってもよい。
【００３４】
冷凍能力値出力部１６３は、発生させるべき冷凍能力Ｆを、温度差Δｔがプラス差であるときにはこれに対応して大きくした増加能力量Ｆ1 ＝（Ｆａ＋Ｆｂ）とし、温度差ΔＰｔがマイナス差であるときにはこれに対応して小さくした減少能力量Ｆ2 ＝（Ｆａ−Ｆｂ）とし、Δｔが０に近い範囲内の値であるときにおいて、出力差ΔＰｄがプラス差であるときには、十分小さい微小減少量ΔＦだけ減少させた微小減少能力量Ｆ3 ＝（Ｆａ−ΔＦ）とし、ΔＰｄがマイナス差であるときには、十分小さい微小増加量ΔＦだけ増加させた微小増加能力量Ｆ4 ＝（Ｆａ＋ΔＦ）とするように、電磁弁調節器７に冷凍能力信号ＰF を与える。なお上記において、Ｆａは制御前の冷凍能力で、Ｆｂは制御によって増加又は減少させる冷凍能力である。
【００３５】
以上のような恒温槽は次のように運転されその作用効果を発揮する。
恒温槽が３０℃程度以下の温度で運転されるときには、冷凍機が使用される。送風機１１、加熱器１５及び加湿器１８が運転されると共に、冷凍回路２では、定常供給系３が開通していて、これらが定常運転状態に入ると、操作制御装置１４は、試験室１２内に循環供給される空気を目的とする温度及び湿度条件にするように制御し、試験室１２に入れられた図示しない試料が環境試験されることになる。
【００３６】
冷凍能力発生部１６では、まず温度差発生部１６１に検出温度と設定温度とを入力してこれらの温度差ｔｐ−ｔｓ＝Δｔを計算し、この値を冷凍能力値出力部１６３に送信する。そして、このΔｔに対応して、本例では以下のような段階的制御が行われる。
【００３７】
この温度差Δｔが５０℃以上であれば、設定温度の変更等によるものであるため、冷凍能力値出力部１６３は、速く設定温度に到達させるべく全体の冷凍能力を１００％にするように、可変供給系４の冷凍能力を９０％にする冷凍能力制御信号ＰF を発生させ、電磁弁調節器７に送信する。これにより電磁弁調節器７は、全電磁弁の開時間を周期と同じ最大時間にして、最大流量の冷媒を冷却器２１に送って冷凍能力を最大にする。
【００３８】
Δｔが５０℃〜２０℃までの範囲のときには、温度差が大きいので同様に速く設定温度に近づけるために、冷凍能力を３０％大きくするよう冷凍能力制御信号ＰF を発生させる。即ち、変更前の冷凍能力が１０％であったとすれば、４０％に相当する信号を発生させる。この信号により、電磁弁調節器７は、表１の４０％の制御状態にする。即ち、電磁弁４１をＴｏ＝Ｔ＝２０秒、電磁弁５１をＴｏ＝１秒間開にし、電磁弁６１を閉鎖状態に維持する。なお、この電磁弁の開閉状態では、式（１）で計算すれば４１．５％の冷凍能力になっている。
【００３９】
Δｔが２０℃から５℃までのときには、ＰT をこれに比例させて３０％から５％までの範囲で冷凍能力を大きくする信号にする。即ち、Δｔが２０℃では３０％アップ、１０℃では１３％アップ、５℃では５％アップの信号にする。このときの電磁弁の開閉時間も、表１による。Δｔが５℃からほぼ０℃までは、検出温度が設定温度に十分近づいているので、冷凍能力の大きな変動は好ましくないため、増減能力を５％の状態に維持した制御を行う。なお、検出温度より設定温度が低くΔｔがマイナスのときも、上記と同様な制御になる。
【００４０】
一方、加熱出力差出力部１６２では、加熱出力Ｐｄと保有している５％程度の十分小さい低出力Ｐｄｓとの差であるΔＰｄを発信していて、冷凍能力値出力部１６３は、Δｔと共にΔＰｄを取り入れ、Δｔが０℃に近づいて例えば±０．５℃の範囲に入ると、ΔＰｄを０にするように、即ち加熱出力を目的とする低出力にするように、例えば１％程度の前記微小増減量にした能力量Ｆ3 、Ｆ4 にするＰF を発生させる。例えば、ΔＰｄがプラスで冷凍能力が最小の１０％であったとすれば、電磁弁調節器７は、表１に従って電磁弁４１をＴ＝２４秒間にＴｏ＝１秒だけ開にし、実質的に１１％のＦ4 にする。
【００４１】
以上のような冷凍能力制御装置１を備えた恒温槽１０によれば、高精度の冷凍能力制御により、循環空気を設定温度に迅速に到達させると共に、乱れがなく安定した制御によって加熱器の低出力状態を達成し、恒温槽の省エネ化を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、冷凍能力制御装置が、最大冷凍能力より十分小さい小冷凍能力に対応する小冷媒量を常時供給可能にする定常供給系と、これと並列に小冷凍能力を除いた大冷凍能力までの冷凍能力に対応する大冷媒量までの冷媒量を供給可能にする可変供給系を設けると共に、発生させるべき冷凍能力に対応して電磁弁を繰り返し開閉する開閉時間を定めた開閉時間信号を電磁弁に与える開閉時間信号発生手段を設けているので、繰り返し開閉時間を繰り返しの周期における短い時間単位にすることにより、電磁弁の開時間だけ冷媒を供給し、冷媒の供給時間を短い時間から長い時間まで任意に制御して冷媒供給量を加減し、十分小さい小冷凍能力まで精度良く冷凍能力を調整することができる。
【００４３】
例えば、小冷凍能力を最大冷凍能力の１０％とし、１又は複数の可変供給系の電磁弁開閉の繰り返し周期の合計時間Ｔに対して電磁弁の開閉時間の最小単位を１／９０にすることにより、可変供給系で１％単位で０から９０％までの範囲の冷凍能力を発生させ、常時供給系との合計で１％単位で１０％から１００％までの冷凍能力を発生させることができる。
【００４４】
このような電磁弁の開閉制御によれば、冷凍能力の精密制御が可能であるが、制御性等の点から、繰り返し周期である制御周期を１〜２分程度までの短い時間にし、開閉の最小単位を１〜２秒程度以下にすることが望ましい。そのときには、電磁弁が通常の使用方法とは全く異なった使用方法になり、極めて頻繁に開閉を繰り返し、電磁弁の耐用期間が短くなる。これに対して本発明では、電磁弁が開から閉になる時間を長くする開閉遅延手段を電磁弁に設けているので、電磁弁が開から閉になってその弁体が弁座に当たるときの速度を遅くし、衝撃力を大幅に緩和し、開閉回数による弁の耐用期間を大幅に延長し、前記の頻繁な電磁弁の開閉を可能にすることができる。
【００４５】
請求項２の発明においては、環境試験装置が上記の冷凍能力制御装置及びこれに制御すべき冷凍能力を与える冷凍能力付与手段を有していて、冷凍能力付与手段が、所定の構成を備えた温度差対応量発生部と加熱出力対応量発生部と冷凍能力付与部とを有し、まず、温度差対応量発生部が検出温度と設定温度との温度差対応量として例えば温度差Δｔ自体を発生させ、このΔｔに対応して、冷凍能力付与部が冷凍能力を増減させる冷凍能力信号を発生させ、これを冷凍能力制御装置に与えるので、Δｔが大きいときには、早く設定温度に到達させるために冷凍能力を大きく調整し、Δｔが小さいときには、冷凍能力を小さい値で精度よく調整できることになり、恒温槽の試験室に循環供給される空気の温度を迅速且つ精度良く制御することができる。
【００４６】
又、加熱出力差対応量発生部では加熱出力と十分小さい低出力との加熱出力差対応量として例えば出力差を発生させ、冷凍能力付与部ではこの出力差も取り入れていて、Δｔが０に近い範囲内の値であれば、出力差のプラスマイナスによって冷凍能力を微小減少量又は微小増加量だけ減少又は増加させた能力量にするように信号を発生させ、この信号を冷凍能力制御装置に与えるので、精度の良い安定した冷凍能力制御により加熱出力を目的とする低出力に到達させることができる。
【００４７】
従って、請求項２の発明によれば、高精度の冷凍能力制御により、循環空気を設定温度に迅速に到達させると共に、乱れがなく安定した制御によって加熱器の低出力状態を達成し、恒温槽の省エネ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した冷凍能力制御装置の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】上記装置の電磁弁の構造例を示す説明図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ弁の閉及び開状態を示す。
【図３】上記装置を装備し本発明を適用した恒温槽の一例を示す説明図である。
【図４】上記装置の電磁弁の開閉状態の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１                  冷凍能力制御装置
２                  冷凍回路
３                  定常供給系
４                  可変供給系
５、６              可変供給系
７                  電磁弁調節器（開閉時間信号発生手段）
１０                恒温槽（環境試験装置）
１２                試験室
１３                温度センサ
１５                加熱器
１６                冷凍能力発生部（冷凍能力付与手段）
２１                冷却器、蒸発器
４１                電磁弁
５１、６１          電磁弁
１４１              温度設定器（温度設定部）
１６１              温度差出力部（温度差対応量発生部）
１６２              加熱出力差出力部（加熱出力差対応量発生部）
１６３              冷凍能力値出力部（冷凍能力付与部）
４１３              溝（開閉遅延手段）
Ｆ1                 増加能力量
Ｆ2                 減少能力量
Ｆ3                 微小減少能力量
Ｆ4                 微小増加能力量
Ｐｄ                加熱出力
ＰF                 冷凍能力信号
ＰT                 開閉時間信号
Ｔｏ、Ｔｃ          開閉時間
ｔｓ                設定温度
ｔｐ                検出温度
ΔＰｄ              出力差（出力差、加熱出力差対応量）
Δｔ                温度差（温度差、温度差対応量）
【図１】
0003974358.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003974358.tif 000005
【図４】
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