津福冷機工業株式会社
2001.7.9
特許技術の紹介その２
１．冷凍機及びその比例制御方法 （特許出願中）
①従来の技術
近年、半導体の製造工場、印刷工場、各種の試験室等では、より精密な温度制御が要求されてきています。特に、精密な試験機を使用した試験室では±０．１℃程度の制御が要求されてきています。
これらの空調は冷凍機を備えた空調機器によって行われています。
冷凍機には直接膨張方式（以下、直膨方式）とチラー方式のものがあり、直膨方式とは蒸発器に冷媒液を送り、コイルの中で膨張気化させてコイルを冷却し、通過する空気と熱交換をして冷却を行う方式です。
②発明が解決しようとする課題
直膨方式は空気と直接熱交換を行う構造であるために、構造が簡単で熱交換にも優れますが、連続運転をしながら冷却の制御を行うためには冷却コイルに常に冷媒を送りこむ必要があります。
しかし、冷凍機の圧縮機を駆動するには一定のトルクを必要とするため、モーター出力が圧縮機を駆動できない範囲においては制御が不可能であり、比例制御が可能なのは出力３０％～１００％の範囲に制限されていました。
従って直膨方式においては、モーター出力の比例制御だけでは精密な冷却制御が困難でした。
本発明は直膨方式の冷凍機において、従来は困難であったモーター出力０～１００％までの全範囲で比例式による冷却制御を可能にして、精密な冷却制御を行うことができる冷凍機及びその比例制御方法を提供することを目的としています。
③課題を解決するための方法
第１は、圧縮機と凝縮器と蒸発器を備えた冷凍機で、蒸発器に送られる冷媒液の比例制御を行う冷媒液タンクと、圧縮機を作動させる圧縮機作動制御を行う冷媒ガスタンクを備えていることを特徴としています。
第２は、
（１）凝縮器で液化させた冷媒液を冷媒液貯留手段に貯留するステップ
（２）貯留した冷媒液を比例制御により蒸発器に送るステップ
（３）蒸発器で冷媒を蒸発させて熱媒体を冷却するステップ
（４）蒸発器で蒸発した冷媒ガスを冷媒ガス貯留手段に貯留するステップ
（５）貯留された冷媒ガスの圧力が所定の圧力範囲内にあるときに上記圧縮機を作動させて貯留された冷媒ガスを圧縮し凝縮器で液化するステップ
以上を含むことを特徴とした冷凍機の比例制御方法です。
従来の直膨方式の冷凍機では圧縮機を作動できる最低限度のモーター出力に満たない出力範囲の比例制御はできませんでした。
しかし本発明では、冷却の制御はタンクに貯留されている冷媒液を、電磁弁等の冷媒液比例制御手段により蒸発器に送ることから、モーターによる圧縮機の作動には直接的には影響を受けません。
また、圧縮機はタンクに貯留されている冷媒ガスの圧力を感知する圧縮機制御手段によって作動の制御が行われ、順次冷媒液タンクへの冷媒液の補充が行われるため、圧縮機が作動中でも停止状態でも、冷媒液比例制御手段によって、圧縮機を作動できる最低限度のモーター出力に満たない出力範囲の制御を含めた、モーター出力０～１００％の範囲における無段階の比例制御が可能となります。
時間的な制約はありますが、圧縮機用モーターの出力を超えた冷媒量も供給可能となりますので、従来の回路より幅広い利用が可能となります。