JPH07280398A

JPH07280398A - 冷凍機の空気漏入判定方法、および同空気漏入判定装置

Info

Publication number: JPH07280398A
Application number: JP6603494A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Higo; 譲肥後; Harutoshi Okamoto; 治利岡本; Kyoichi Sekiguchi; 恭一関口; Yukio Fukushima; 幸男福島; Osaharu Kamitsuma; 長流上妻; Tomio Nakajima; 富夫中嶋
Original assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1994-04-04
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】自動的に作動する抽気装置５を備えた冷凍機
２３において、上記抽気装置５が自動的に作動する頻度
に基づいて空気漏入を判定する技術を改良し、早期に、
確実に空気漏入を検出して判定できる方法および同装置
を提供する。【構成】冷凍機２３からの運転信号、および、抽気装
置５からの抽気信号を、実抽気インターバル演算回路２
４に与えて「冷凍機が実際に運転された時間の合計を、
抽気装置が作動した回数で除して得られる実抽気インタ
ーバルＩｒ」を算出し、上記実抽気インターバルＩｒ
を、空気漏入状態判定の基礎データとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばターボ冷凍機の
ように蒸発→圧縮→凝縮→減圧の４行程（冷凍サイク
ル）を繰り返す、冷媒を封入した密閉循環系を備えた冷
凍機において、上記密閉循環系の中に空気などの非凝縮
ガスが混入していたことを検知して整備処置を講ずるた
めの空気漏入判定方法および同判定装置に関するもので
ある。ただし、現在の技術水準において完全に整備され
た冷凍機が正常に運営された場合も、微量の空気が冷凍
機の密閉循環系内に漏入することは避け難い。従って本
発明において検知・判定の対象とする空気漏洩とは、何
らかの整備処置を必要とする異常な空気漏入を言うもの
である。また、冷媒とは、例えばフロン・Ｒ１１のよう
に常温で蒸発しやすく、かつ、加圧によって容易に凝縮
（液化）せしめ得る物質を言い、前記密閉循環系内には
冷媒が封入されている。この密閉循環系内に非冷媒物質
が混入すると冷凍サイクルが妨げられて冷凍能力不足，
消費電力増大などの不具合を生じる上に内部の錆の進行
や潤滑油の劣化を招くので、極力混入を防止するととも
に、混入した非冷媒を排除することが必要である。ただ
し、機械的摩擦部分を潤滑するために必要な油脂類は非
冷媒であるが排除しない。なお、実際問題として、密閉
循環系内に混入する虞れの有る非冷媒物質は空気である
と考えても良い。空気は一般に水蒸気を含んでいて腐食
を誘発するといった不具合も招く。上記の非冷媒物質
を、その物理的性状に基づいて非凝縮性ガスと呼ぶ場合
も有る。本発明が取り扱おうとしている技術的分野にお
いて、非凝縮性ガスと空気とは同様の意味であると解し
て差しつかえ無い。

【０００２】

【従来の技術】冷凍機は、密閉系内に冷媒（例えばフロ
ンＲ１１のような蒸発し易い物質）を封入し、蒸発→圧
縮→凝縮→減圧の４行程を順次に繰り返し、この間にお
ける気化潜熱の出入を利用して冷凍機能を果たし、例え
ばビルや工場などの冷房に使用される。図４は抽気装置
を備えたターボ冷凍機の１例を実線で描くとともに、検
出信号出力の取り出し系統を仮想線で付記した模式的な
外観斜視図である。図５は上記従来例のターボ冷凍機の
本体部分の構造を示す断面図に、抽気装置の模式図およ
び配管系統を付記した図である。この種の冷凍機を構成
するために必要な機器は蒸発器１と、圧縮機２およびそ
の駆動用モータ３と、凝縮器４と抽気装置５とである。
蒸発器１は液状の冷媒（本例ではフロンＲ１１）を蒸発
させて冷房用冷水から気化潜熱を奪う。圧縮機２は蒸発
した冷媒ガスを圧縮し、凝縮器４で冷却水により冷媒ガ
スを冷却，液化させる。液化された冷媒は減圧弁を介し
て蒸発器１に還流する。上記の蒸発・圧縮・凝縮・減圧
の過程は冷媒を密閉流路内で循環させて行なわれるが、
実際問題として大気が冷凍機内に漏入することの絶無を
期することは困難であり、このため抽気装置５が設けら
れている。この抽気装置５は、凝縮器４内の冷媒ガスと
非冷媒ガス（主として空気）との混合ガスを圧縮機６
（省略される場合もある）により導入し、冷却器７で冷
却して冷媒ガスを冷媒液粒とし、気液分離器（一般に分
離器と略称される）８で冷媒液粒を沈降させる。このと
き、混入していた空気などの非凝縮性ガスは液化しない
ので該分離器８の上部空間に溜まる。このため該分離器
８内の圧力と温度が次第に上昇する。この圧力は圧力セ
ンサ１０で検出し、もしくは温度上昇を温度センサで検
出して、所定値に達すると放出弁９から大気中に放出さ
れる。また、上記分離器８の底部に溜まった冷媒液はフ
ロート式の弁１１を介して蒸発器１に返送される。説明
および読図の便宜のため、図５に示した構成を図６のご
とく簡略化して表わすことにする。熱力学的な理論上は
蒸発器１，圧縮機２，および凝縮器４が３大構成要素で
あるが、運転中に大気圧以下の部分が生じる冷媒を用い
た冷凍機では、これに抽気装置５を加えた四者が必須の
構成機器である。

【０００３】図５に仮想線で示した圧縮機６を省略した
場合、図６に仮想線で示した冷却ジャケット１２で分離
器８の外周を包み、この冷却ジャケット１２の中に凝縮
器４内の冷媒液を導くとともに、該冷却ジャケット１２
内で気化させて気化潜熱を奪うと、分離器８内における
冷媒ガスの液化（非凝縮性ガスからの分離）が促進され
る。冷却ジャケットの代りに冷却コイル（図示省略）が
用いられる場合も有る。図７は冷却ジャケットを備えた
分離器よりなる抽気装置の従来例を示し、模式的な断面
図に配管系統を付記した図である。ただし、冷凍機本体
部分は要部のみ描いてある。本図７において前掲の図５
および図６と同じ符号を付したものは、前記従来例にお
けると同様ないし類似の構成部材である。凝縮器４の上
部のガス溜め４ａから混合ガス吸込配管１８を通って分
離器８に導かれた混合ガス（冷媒ガス＋非凝縮性ガス）
は冷却ジャケットで冷され、冷媒成分は凝縮してフロー
ト弁１１および冷媒液戻し配管１９を経て蒸発器１に戻
る。非凝縮性ガスは液化することなく分離器８の上部に
溜まる。該分離器８内の非凝縮性ガスの量が増加すると
該分離器内での冷媒ガス凝縮量が減少し、凝縮器４から
分離器８に流入する混合ガス量も減少する。分離器８内
の圧力は吸入流量と混合ガス吸込配管１８内の流動抵抗
とによって決まり、該混合ガス吸込配管１８による圧力
損失分だけ低くなる。この差圧が所定値まで減少すると
（凝縮器４の内圧に比して相対的な圧力が上昇する
と）、差圧スイッチ１５が作動して放出電磁弁９が開
き、分離器８内に溜まっていた非凝縮性ガスは放出用配
管１３およびストレーナ１４を経て大気中に放出され
る。図示の１６は、凝縮器４の底部に溜まった冷媒液を
冷却ジャケット１２に送給する配管であり、図示の１７
は、冷却ジャケット内で気化した冷媒ガスを蒸発器１に
還流させるための戻り配管である。冷媒ガス中に混入し
ていた空気に含まれていた水蒸気は分離器８内で凝縮
し、排水弁２１から排出される。２２は逆流防止用の圧
力スイッチ、２０は圧力バランスを取るためのバイパス
配管である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上に従来技術として
説明したのは、主として冷凍機内の冷媒中に漏入した非
凝縮性ガス（主として空気，ただし水蒸気を含むことあ
り）を分離して排出する技術、および、上記非凝縮性ガ
スの放出に際して冷媒ガスを随伴させないようにする技
術であった。いわゆるフロン公害を防止するために上述
の技術も必要であり、かつ重要であるが、さらに積極的
に原因対策として、冷凍機の密閉循環系の中へ空気を漏
入させないことがより重要である。そのためには、空気
の漏入を早期に、確実に検知して、直ちに整備処理が取
れるようにしなければならない。ここで考えられること
は、抽気装置の作動頻度に基づいて空気漏入の有無、お
よび、その程度を推定することである。上記の空気漏入
とは、先に定義したように異常な空気漏入の意であっ
て、正常な整備状態において不可避な程度に微小量の空
気が漏入している状態は、本発明においては「空気漏入
無し」とする。抽気装置は、或る程度の量の非凝縮性ガ
ス（空気とほぼ同意）が分離器８内に溜まって、その内
圧が所定値に達したとき自動的に作動するので、該抽気
装置の作動頻度は空気の漏入程度と略比例している。こ
うした観点からの空気漏入状態の判定は従前においても
行なわれていたが、早期発見早期対処という観点から未
だ充分でなく、さらに、漏入状態の変化を推定すること
が出来なかった。すなわち、正常値として許容できる程
度を少しオーバーするくらいの、比較的軽微な空気漏入
が発生している場合であっても、その軽微な空気漏入の
状態が安定しているときと、増加傾向にあるときとで
は、整備技術的な意味での故障の重要性は著しく異な
る。

【０００５】従来の冷凍機の抽気装置にはカウンタが取
り付けられていて、当該抽気装置が自動的に作動した回
数を記録できるようになっていた。そして、サービスマ
ンが定期点検のために巡回してきたとき、前回の巡回か
ら今回の巡回に至るまでの間に抽気装置が何回自動的に
作動したかを読み取って空気漏入の有無、および、その
程度を判定していた。このような定期点検は、例えば年
次点検として行なわれた。しかし、単に１か年間の抽気
運転回数を読み取るだけでは空気漏入の程度を正確に推
定することはできない。この問題は、従来技術による年
次点検を月例点検に変えてみても、本質的には解決され
ない。上述した従来技術においては、抽気装置が自動運
転されたインターバルを考えるについて、その時間の尺
度を、例えば年に何回とか月に何回とかいうように、暦
日経過時間としており、その期間内における冷凍機の稼
働率を無視していた。その結果、例えばターボ冷凍機に
空気漏入が発生しても、次回の年次点検（若しくは月例
点検）まで放置され、早期発見という面で甚だ不都合で
あった。その上、マクロな視点から空気漏入を監視して
いるため、微少漏洩の発見が困難であった。本発明は、
上述の事情に鑑みて為されたものであって、冷凍機にお
ける空気漏入を早期に確実に判定することができ、しか
も空気漏入の程度および漏入程度の変化状態を判定し得
る方法、および、上記の方法を実施するに好適な装置を
提供して早期に適正な対処を可能ならしめ、冷凍能力の
低下，電力消費の増大，腐食の進行、および潤滑油の劣
化を未然に防止することを目的とし、間接的にはフロン
公害の抑制にも貢献し得るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者らは空気漏入の発生原因，発生態様を研究
し、判定対象である冷凍機の運転・休止の状態と空気漏
入との関係を解析した結果、「判定対象である冷凍機の
実運転時間の合計と、抽気装置が自動作動した頻度との
関係」を重視しなければならないことを確認した。本発
明において実運転時間（又は運転された実時間）とは、
冷凍サイクルが行なわれた時間を言い、図５に示したモ
ータ３が回転していた時間とほぼ同じである。冷凍機が
運転された実時間の合計を延運転時間と略称する。そし
て、従来技術における、暦日経過時間／抽気作動回数
で表わされる抽気インターバル以外に、延運転時間／抽
気作動回数で表わされる実抽気インターバルという新
しい概念を導入した。これに比して従来技術における、
暦日経過時間／抽気作動回数を、見掛けの抽気インタ
ーバルと呼ぶことにする。ただし本発明の空気漏入判定
方法は、上記見掛けの抽気インターバルの使用を妨げる
ものではなく、これを併用することによって一層詳細正
確な判定が可能となる。上述の原理に基づいて創作した
本発明に係る空気漏入判定方法を、その実施例に対応す
る図１を参照して説明すると、蒸発→圧縮→凝縮→減圧
の４行程を繰り返す、冷媒を封入した密閉循環系よりな
る冷凍サイクルを行なう冷凍機であって、上記密閉循環
系内に空気が漏入したとき自動的に作動して漏入した空
気を排出する抽気装置を備えたものについて、上記抽気
装置の作動経歴に基づいて空気の漏入状態を判定する方
法において、判定のための計測・記録開始時刻をｔ₁と
し、測定終了時刻をｔ₂とし、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂まで
の間に前記冷凍機が運転された実時間の合計をＴａと
し、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間に抽気装置が作動した
回数をｎとし、実抽気インターバルＩｒ＝Ｔａ／ｎを算
出して、この実抽気インターバルＩｒの値を空気漏入判
定の基礎データとして用いることを特徴とする。

【０００７】上記の発明方法を実施するため創作した本
発明装置について、その実施例に対応する図３を参照し
て説明すると、冷凍機が運転されていることを検出する
運転作動センサと、上記冷凍機に付設されている抽気装
置の作動を検出する抽気作動センサと、上記双方のセン
サからの出力信号を入力されて、「前記冷凍機が運転さ
れた実時間の合計Ｔａを、抽気装置が作動した回数ｎで
除した実抽気インターバルＩｒ」を算出する機能を有す
る抽気インターバル演算回路（２４）と、上記抽気イン
ターバル演算回路で算出された実抽気インターバルを、
予め設定された許容値に比較する機能を有する比較演算
判定回路（２５）と、を具備していることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】上述の手段によると、冷凍機が実際に冷凍サイ
クルを遂行した時間の合計である延時間に基づいて算出
した実抽気インターバルを判定の基礎データとするた
め、主として冷凍機の運転中に空気漏入の有無およびそ
の程度を合理的に判定することができる。一般に冷凍機
は完全に連続運転されることが少なく、休日祝祭日休止
とか、夜間休止とかの関係で間欠運転されるのが通常で
ある。そして、前記のようにして実抽気インターバルを
算出すると、運転・休止の繁閑に影響されることなく、
正しい判断基準が得られる。さらに、上記の実抽気イン
ターバルを許容値と比較することによって、微少漏入の
段階で早期に検知することができるので、早期の対処が
可能となり、腐食の進行による機器の損傷や、潤滑油の
劣化による摩耗の促進などの２次的損耗を未然に防止す
ることができる。その上、前記実抽気インターバルの断
片的な値のみでなく、その経時的変化を解析することに
より、空気の漏入を生じさせている損耗の進行状態を推
定することも可能ならしめる。そして、シール類の損
傷，劣化や、亀裂の発生，成長といったトラブルを早期
に発見して適正な整備的処置を施すことが可能となり、
冷凍設備全体の信頼性，耐久性の向上に貢献するところ
多大である。さらに、本発明に係る実抽気インターバル
と併せて従来技術に係る見掛けの抽気インターバルを勘
案することにより、空気漏入状態の定性的な推定も可能
になる。しかも、本発明によって早期に検出した空気漏
入の程度が甚しい場合は、冷凍設備の稼働を自動停止せ
しめることもできるので、空気漏入に起因する重大な２
次的損傷を未然に防止することも可能である。

【０００９】

【実施例】次に、図１ないし図３を順次に参照しつつ本
発明の実施例の説明をする。図３は本発明に係る冷凍機
の空気漏入判定方法を実施するために構成した本発明装
置の１実施例を示し、模式的に描いた検出，演算，判定
系統図に警報系統を付記した図である。図示の２３は冷
凍機を表わしており、具体的には図４に示したように蒸
発→圧縮→凝縮→減圧の冷凍サイクルを行なうようにな
っており、抽気装置５が付設されている。この抽気装置
５は、図７を参照して先に説明したように、冷凍を封入
した密閉循環系内に空気が漏入すると、差圧スイッチ１
５が作動して自動的に抽気作動が行なわれる。上記差圧
スイッチ１５は放出電磁弁９を作動させるための信号を
出力するが、この信号を取り出すことによって抽気装置
が作動したことを検知することができる。（図４参照）
ターボ冷凍機に付設されている抽気装置５からは、上記
のようにして抽気作動信号を読み出すことができる。ま
た、圧縮機２を駆動しているモータ３の通電状態を読み
出せば、冷凍機の運転作動信号として利用することがで
きる。図３に示した冷凍機２３に設けられて運転信号を
発信する運転作動センサ２３ａは、任意の形式のセンサ
を用い得るが、前述のごとくモータの通電状態を読み出
す構成が実用的であり、検出信号の信頼性が高い。ま
た、抽気作動信号を検出する抽気作動センサ５ａも、任
意の形式のセンサを用い得るが、図７に示した差圧スイ
ッチ１５の作動を読み出し、若しくは放出電磁弁９の作
動を読み出す構成が実用的であって推奨される。本実施
例と異なる実施例として、当該冷凍機の運転作動信号も
しくは抽気作動信号を間接的に読み出すセンサを設けて
も良い。ここに間接的に検出するとは、冷凍機の運転・
休止に起因して変化する物理量（例えば圧縮機２の吸入
側と吐出側との間の差圧）、もしくは抽気装置の運転・
休止に起因して変化する物理量を検出することによっ
て、冷凍機もしくは抽気装置の運転・休止を推定するこ
とを言う。

【００１０】前記運転作動センサ２３ａ（図３）の検出
信号、および抽気作動センサ５ａの検出信号は、抽気イ
ンターバル演算回路２４に入力される。この抽気インタ
ーバル演算回路はタイマ回路２４ａを有していて、入力
信号を経時的に解析して受入れ、次に延べるようにして
実抽気インターバルＩｒを算出して出力する機能を有す
る。図１は本発明に係るターボ冷凍機の真空漏洩判定方
法を説明するための図表であって、（Ａ）は横軸に時間
をとりターボ冷凍機の運転・停止を縦軸に表わしてお
り、（Ｂ）は上記（Ａ）図におけると等しい時間目盛を
横軸にとって縦軸に抽気装置の運転・停止を表わしてあ
る。図示の時刻ｔ₁は、判定のための計測を開始した時
刻、ｔ₂は同じく計測を終了した時刻である。上記の時
刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間に、冷温水機は４回の運転が
行なわれており、第１回運転実時間はＴ₁，第２回運転
時間はＴ₂，第３回運転時間はＴ₃，第４回運転時間はＴ
₄である。従って、時刻ｔ₁から時刻ｔ２までの間におけ
るターボ冷凍機の運転延時間Ｔａは、Ｔａ＝Ｔ₁＋Ｔ₂＋Ｔ₃＋Ｔ₄ ………… （１）である。上記の時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間の暦日経過
時間は、図示したようにＴｂである。また、上記の時刻
ｔ₁から時刻ｔ₂までの間に、抽気運転は５回行なわれて
いる。すなわち、抽気作動回数ｎ＝５である。図３に示
した抽気インターバル演算回路２４は、タイマ回路２４
ａによって運転信号の時間をカウントし、図１について
説明したように、前掲の式（１）によって運転時間（実
運転時間の合計）を算出する。そして上記の運転延時間
Ｔａを、抽気作動回数ｎで除して、実抽気インターバル
Ｉｒ＝Ｔａ／ｎを算出する。本実施例においては、後に
詳述するように参考データとして用いるため、見掛け抽
気インターバルＩａ＝Ｔｂ／ｎも算出する。算出された
実抽気インターバルＩｒ、および、見掛け抽気インター
バルＩａは、図３に示すごとく、記憶回路３ａを有する
比較演算判定回路３に送られる。

【００１１】比較演算判定回路３において、入力された
抽気インターバルＴｒ，Ｉａを基礎データとする判定演
算が行なわれる。その判定演算の実施態様について、以
下、順次に各種の方法を説明する。（演算判定方法・例１）予め、実抽気インターバルに関
して許容値を設定し、これを記憶回路２５ａに与えてお
く。そして、抽気インターバル演算回路２４から入力さ
れる実抽気インターバルＩｒを、前記の許容値と比較
し、該実抽気インターバルＩｒの値が許容値よりも短い
とき（抽気作動頻度が大きいとき）、空気漏入が発生し
ているものと判定する。

【００１２】（演算判定方法・例２）これは上記演算判
定方法・例１を具体化したものであって、前記の許容値
を２段階に構成する。すなわち、「微小漏入が発生して
いる」という警戒を喚起する警戒値と、該警戒値よりも
短い値の「早急に対処する必要が有る」という警報を与
える警報値とを設定して記憶回路２５ａに与えておき、
算出され入力された実抽気インターバルＩｒの値が上記
警戒値よりも短いときは警告ランプ２７（図３参照）を
点灯させる。これにより、年次点検や月例点検を俟たな
くても、例えば管理者が見回りに来たときに気付かせる
ことができる。算出され入力された実抽気インターバル
Ｉｒの値が前記警戒値よりも短いときは警告ブザー２８
を鳴動させる。これにより、管理人の見回りを俟たなく
ても、付近に居る誰かに気付かせることができる。

【００１３】（演算判定方法・例３）これは上記演算判
定方法・例２を改良して強力な制御を行なうようにした
ものであって、前記の警戒値や警報値よりも更に短い
（抽気作動頻度の高い）非常値も設定して記憶回路２５
ａに与えておく。算出され入力された実抽気インターバ
ルＩｒが上記の非常値よりも短いときは、リレー回路２
６（図３参照）を作動させて当該冷凍機を非常停止させ
る。これにより、万一、一刻も冷凍機の運転を継続し難
い程度の重大な空気漏入を生じても、緊急の事態を回避
することができる。

【００１４】（演算判定方法・例４）（図１参照）いま、時刻ｔ₁の時点において、過去５回
の抽気運転の自動作動経歴を振り返ると、本図（Ａ），
（Ｂ）のごとくである。このような過去５回の経歴を記
憶回路２５ａに記憶させておき、５回の作動について５
件の実抽気インターバルを算出して、その経時的変化を
算出する。この経時的変化の記録（５件の実抽気インタ
ーバル、および、それぞれの算出根拠データ）は、図３
に示した表示手段２９に表示されるとともに、記録手段
３０に記録されて、後刻の解析研究に供せられるように
なっている。前述した演算判定方法・例１〜例３におい
ては、実抽気インターバルＩｒを、Ｉｒ＝（Ｔ₁＋Ｔ₂＋Ｔ₃＋Ｔ₄）／ｎというように平均値として求めていたが、この演算判定
方法・例４においては、抽気装置が作動する毎に実抽気
インターバルを求め、記憶して、比較する。図２は抽気
作動ごとに実抽気インターバルを算出する方法を説明す
るために示したもので、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ各１
例を表わし、横軸に時間をとるとともに、縦軸にターボ
冷凍機の運転・停止状態および抽気装置の自動抽気運転
を表わした図表である。図２（Ａ）の例においては、１
日目と２日目とに、それぞれ冷凍機が１回ずつ運転開始
・運転終了しており、かつ、１日目と２日目とに、それ
ぞれ１回ずつ抽気運転が行なわれている。時刻ｔ₃は１
日目における抽気運転の終了時刻、ｔ₄は２日目におけ
る抽気運転の開始時刻である。本例の場合、１回の実抽
気インターバルＴｃは、図示のごとくＴｃ＝Ｔ₅＋Ｔ₆で
表わされる。図２（Ｂ）の例においては、１日目に行な
われた抽気運転と３日目に行なわれた抽気運転との間
に、２日目は抽気運転を伴わない冷凍機の運転が行なわ
れている。このような場合に、１回の実抽気インターバ
ルＴｃ′は図示のごとく、Ｔｃ′＝Ｔ₇＋Ｔ₈＋Ｔ₉で表
わされる。

【００１５】以上に説明したように、抽気装置の自動作
動ごとに実抽気インターバルを算出して記憶しておき、
その経時的変化を求めたとき、（ａ）上記１回ごとの実抽気インターバルが、何れかの
時点まではほぼ一定の値を示し、該何れかの時点で段差
状に増加しているときは、該実抽気インターバルの絶対
値が前記警戒値よりも長くても（抽気作動頻度が小さく
ても）、当該冷凍機の気密を保持している部材（例えば
パッキン，ガスケット，シール類）の一部が破損した
か、または冷凍機の缶体に亀裂もしくはピンホールを生
じたものと推定する。（ｂ）上記１回ごとの実抽気インターバルが、経時的に
徐々に減少しているとき（抽気作動頻度が徐々に増大し
ているとき）は、その絶対値が前記警戒値よりも長くて
も、気密を保持している部材の損耗，劣化が加速したも
のと推定する。

【００１６】演算判定方法に関する本例４が、図１に示
したように５回分の抽気作動についての関係データを比
較して判定を行なうのは、本発明者らの多年に亙る実務
経験、および数多の試験研究結果に基づくものである。
すなわち、イ．早期発見という観点からは、この５回というデータ
記憶期間を短縮することが望ましいと考えられ、ロ．計測誤差の影響を回避して確実な比較判定を行なう
という観点からは、この５回という記憶期間を延長する
ことが望ましい。

【００１７】上記の相反する要請をバランスさせて適正
な回数を選定することは、現代の技術レベルにおける測
定精度やターボ冷凍機の特性、とりわけ、空気漏入の発
生・進行の度合い、並びに発生の虞れ有る２次的損傷の
特性等を具に勘案し、さらに実験的に裏付けを確認しな
ければ、容易に適正値を得られるものではない。本発明
者らは、上述した各種の問題点の兼ね合いを探求した結
果、実用的価値の最大なる具体的方法として、５回分の
データを記憶しておいて比較するという構成を創作した
ものである。上述の方法（５回分のデータ記憶・比較演
算・判定）を可能ならしめるため、図３に示した本発明
装置の実施例における表示手段２９および記録手段３０
は、演算，判定に関する諸データを表わす文字，記号，
図形，色調およびこれらの組み合わせを表示、記録し得
るように構成してあり、本実施例の記憶回路２５ａは上
述した情報量を記憶し得るように構成してある。上記の
表示手段２９は、判定時点における最善のメンティナン
スを行なうための指針を表示する機器であり、上記の記
録手段は次回の定期整備の実施計画を合理的かつ経済的
に行なうための指針を残す機器である。また、図３に示
したリレー回路２６は、万一の著しい真空漏洩の発生に
備えて、ターボ冷凍機に重大な２次的損傷を発生させな
いための安全装置として作用する機器である。

【００１８】（演算判定方法・例５）図３に示した実施
例の抽気インターバル演算回路２４は、既述のごとく見
掛け抽気インターバルＩａを算出する機能をも有してい
る。見掛け抽気インターバルＩａを前掲の図１について
見ると、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの暦日経過時間Ｔｂを
抽気作動回数ｎで除した値である。この演算判定方法・
例５は、実抽気インターバルＩｒと、見掛け抽気インタ
ーバルＩａとを比較検討して空気漏入の有無，程度、お
よび漏入個所の判定を行なうものである。この例５の応
用として、ＩａとＴｃ（図２（Ａ）参照）とを対照する
ことも有効である。本発明によって創作した前記の実抽
気インターバルＩｒおよびＴｃ，Ｔｃ′と、従来技術に
係る見掛け抽気インターバルＩａとを比較することの技
術的意義について次に説明する。（図５参照）ターボ冷凍機の運転中は、圧縮機２が蒸発
器１内の冷媒ガスを吸入・圧縮して凝縮器４へ送給して
冷凍サイクルが行なわれる。従って、運転中の冷凍機内
圧力分布は、圧縮機２の吐出側および凝縮器４内は大気
圧に比して正圧となり、圧縮機２の吸入側および蒸発器
１内は大気圧に比して負圧となる。また、冷凍機の休止
中は、冷凍機の密閉循環系の内部は総べて等しい圧力と
なり、大気圧に比してほぼ等しい。以上説明してきた本
発明における実抽気インターバルは、空気の漏入が主と
して運転中に発生することに基づいて、実運転時間合計
（延時間）を抽気装置の作動回数で除して得られる実抽
気インターバルＩｒを判定の基礎データとしたものであ
る。次に、さらに詳しく冷凍機密閉循環系内の圧力状態
を解析検討すると、運転を休止して熱的に平衡した状態
において、該密閉循環系内の圧力は、必ずしも大気圧に
比して厳密に等圧ではない。すなわち、冷媒がフロンＲ
１１である場合において、温度が２３℃強のとき、密閉
循環系内の圧力はほぼ正確に１気圧となる。そして、こ
れよりも高温のときは１気圧よりも高くなり、低温のと
きは１気圧よりも低くなる。その上、該密閉循環系の環
境圧力である大気の圧力も、気象現象にに伴って圧力が
若干変化する。従って、圧縮機の吐出側および凝縮器の
周辺については、運転中に空気が漏入することは考え難
いけれども、運転を休止している間に空気が漏入する可
能性は、（量的には大きくないが）ゼロではない。以上
の考察に基づいて、比較的僅少の空気漏入をも判定対象
に含めようとすると、休止中における圧縮機吐出側周辺
および凝縮器周辺の空気漏入も無視できなくなる。圧縮
機吐出側付近もしくは凝縮器付近の気密性が悪くなった
場合の空気漏入状態について考察してみると、イ．当該冷凍機の実運転中は、空気漏入が発生しない。
その理由は、この部分は運転中に正圧になっているから
である。従って、実運転時間の合計を抽気装置の作動回
数で除した値である実抽気インターバルＩｒは変化しな
い。ロ．当該冷凍機の休止中は、密閉循環系内の温度と大気
圧（この場合、大気圧はは変数として考える）との関係
によって、空気漏入を生じる場合も有り、生じない場合
も有る。空気漏入を生じた場合、見掛けの抽気インター
バルＩａが短くなる。以上の理由により、実抽気インターバルＩｒが変化する
ことなく、見掛けの抽気インターバルＩａが減少したと
きは、凝縮器もしくは圧縮機吐出側付近に空気漏入が発
生したものと推定される。また、上記見掛けの抽気イン
ターバルＩａの減少程度によって空気漏入の激しさの程
度を推定することができる。演算判定方法・例５につい
て以上に説明したように、本発明において創作した実抽
気インターバルＩｒ，Ｔｃと併用して、見掛け抽気イン
ターバルＩａを参考値として利用すると、空気漏入発生
の有無およびその程度に加えて、該空気漏入発生個所に
ついての概要的な指針を得ることもできるので、いっそ
う便利である。この見掛け抽気インターバルについて
も、該見掛け抽気インターバル専用の許容値を予め設定
しておくことができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明を適用すると、冷凍機が実際に冷
凍サイクルを遂行した時間の合計である延時間に基づい
て算出した実抽気インターバルを判定の基礎データとす
るため、主として冷凍機の運転中に発生する空気漏入の
有無およびその程度を合理的に判定することができる。
一般に冷凍機は完全に連続運転されることが少なく、休
日祝祭日休止とか、夜間休止とかの関係で間欠運転され
るのが通常である。そして、前記のようにして実抽気イ
ンターバルを算出すると、運転・休止の繁閑に影響され
ることなく、正しい判断基準が得られる。さらに、上記
の実抽気インターバルを許容値と比較することによっ
て、微少漏入の段階で早期に検知することができるの
で、早期の対処が可能となり、腐食の進行による機器の
損傷や、潤滑油の劣化による摩耗の促進などの２次的損
耗を未然に防止することができる。その上、前記実抽気
インターバルの断片的な値のみでなく、その経時的変化
を解析することにより、空気の漏入を生じさせている損
耗の進行状態を推定することを可能ならしめる。そし
て、シール類の損傷，劣化や、亀裂の発生，成長といっ
たトラブルを早期に発見して適正な整備的処置を施すこ
とが可能となり、冷凍設備全体の信頼性，耐久性の向上
に貢献するところ多大である。さらに、本発明に係る実
抽気インターバルと併せて従来技術に係る見掛けの抽気
インターバルを勘案することにより、空気漏入状態の定
性的な推定も可能になる。しかも、本発明によって早期
に検出した空気漏入の程度が甚しい場合は、冷凍設備の
稼働を自動停止せしめることもできるので、空気漏入に
起因する重大な２次的損傷を未然に防止することも可能
であるという、まことに優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るターボ冷凍機の真空漏洩判定方法
を説明するための図表であって、（Ａ）は横軸に時間を
とり冷凍機の運転・停止を縦軸に表わしてあり、（Ｂ）
は上記（Ａ）図におけると等しい時間目盛を横軸にとっ
て縦軸に抽気装置の運転・停止を表わしてある。

【図２】抽気作動ごとに実抽気インターバルを算出する
方法を説明するために示したもので、（Ａ），（Ｂ）は
それぞれ各１例を表わし、横軸に時間をとるとともに、
縦軸に冷温水機の運転・停止状態および抽気装置の自動
抽気運転を表わした図表である。

【図３】本発明に係る冷凍機の空気漏入判定方法を実施
するめたに構成した本発明装置の１実施例を示し、模式
的に描いた検出，演算，判定系統図に警報系統を付記し
た図である。

【図４】抽気装置を備えたターボ冷凍機の１例を実線で
描くとともに、検出信号出力の取り出し系統を仮想線で
付記した模式的な外観斜視図である。

【図５】上記従来例のターボ冷凍機の本体部分の構造を
示す断面図に、抽気装置の模式図および配管系統を付記
した図である。

【図６】上掲の図５に示した従来例のターボ冷凍機の構
成を簡略化して描いた模式図である。

【図７】冷却ジャケットを備えた分離器よりなる抽気装
置の従来例を示し、模式的な断面図に配管系統を付記し
た図である。ただし、冷凍機本体部分は要部のみ描いて
ある。

【符号の説明】

１…蒸発器、２…圧縮機、３…モータ、４…凝縮器、５
…抽気装置、５ａ…抽気作動センサ、８…分離器、９…
放出弁、１１…フロート弁、１２…冷却ジャケット、１
３…非凝縮性ガス放出用配管、１４…ストレーナ、１５
…差圧スイッチ、１６…冷媒液送給配管、１７…冷媒ガ
ス戻り配管、１８…混合ガス吸込配管、１９…冷媒液戻
し配管、２０…バイパス配管、２１…排水弁、２２…逆
流防止用圧力スイッチ、２３…冷凍機、２３ａ…運転作
動センサ、２４…抽気インターバル演算回路、２４ａ…
タイマ回路、２５…比較演算判定回路、２５ａ…記憶回
路、２６…リレー回路、２７…警告ランプ、２８…警報
ブザー、２９…表示手段、３０…記録手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福島幸男東京都足立区中川四丁目16番29号日立ビル施設エンジニアリング株式会社研究所内 (72)発明者上妻長流東京都港区高輪２−20−36 日立ビル施設エンジニアリング株式会社東京西営業所内 (72)発明者中嶋富夫東京都港区高輪２−20−36 日立ビル施設エンジニアリング株式会社東京西営業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発→圧縮→凝縮→減圧の４行程を繰り
返す、冷媒を封入した密閉循環系よりなる冷凍サイクル
を行なう冷凍機であって、上記密閉循環系内に空気が漏
入したとき自動的に作動して漏入した空気を排出する抽
気装置を備えたものについて、上記抽気装置の作動経歴
に基づいて空気の漏入状態を判定する方法において、判定のための計測・記録開始時刻をｔ₁とし、測定終了
時刻をｔ₂とし、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間に前記冷
凍機が運転された実時間の合計をＴａとし、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間に抽気装置が作動した回数
をｎとし、実抽気インターバルＩｒ＝Ｔａ／ｎを算出して、この実
抽気インターバルＩｒの値を空気漏入判定の基礎データ
として用いることを特徴とする、冷凍機の空気漏入判定
方法。
【請求項２】前記実抽気インターバルＩｒの許容値を
予め設定しておき、算出した実抽気インターバルＩｒの
値が上記の許容値よりも短いとき、空気漏洩発生と判定
することを特徴とする、請求項１に記載した冷凍機の空
気漏入判定方法。
【請求項３】前記実抽気インターバルＩｒの許容値に
ついて、警戒値と、該警戒値よりも短い警報値との２段
階を設定し、算出した実抽気インターバルＩｒの値が前記警戒値より
も短いとき警告灯を点灯させ、前記警報値よりも短いと
き警音器を鳴動させ、さらに、前記抽気インターバル警
報値よりもさらに短い非常値を設定しておき、算出した
実抽気インターバルＩｒの値が非常値よりも短いとき
は、リレー手段を作動せしめて冷凍機の運転を非常停止
せしめることを特徴とする、請求項２に記載した冷凍機
の空気漏入判定方法。
【請求項４】暦日の経過に関して異なった期間に、複
数回の測定・記録を行なって複数個の実抽気インターバ
ルＩｃを算出して、該複数個の実抽気インターバルＩｃ
算出値を経時順に比較して変化状態を検討し、上記複数個の実抽気インターバルＩｃが経時的に、或る
時期に急短縮したとき、もしくは、経時的に次第に短く
なる傾向を示したとき、前記の許容値よりも長い実抽気
インターバルであっても、吸収式冷温水機の気密性を保
持している部材の一部に損傷を生じたものと推定するこ
とを特徴とする、請求項２に記載した冷凍機の空気漏入
判定方法。
【請求項５】前記の時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間の暦
日経過時間をＴｂとし、見掛けの抽気インターバルＩａ＝Ｔｂ／ｎを算出して、前記の実抽気インターバルＩｒと上記見掛けの抽気イン
ターバルＩａとの両方を勘案して空気漏入の有無，個
所，程度を判定することを特徴とする、請求項１に記載
した冷凍機の空気漏入判定方法。
【請求項６】前記のｎの値を５とし、判定実施時点か
ら遡って抽気装置の自動作動回数５回分について実抽気
インターバルＩｒ＝Ｔａ／ｎ＝Ｔａ／５を算出すること
を特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れかに記載
した冷凍機の空気漏入判定方法。
【請求項７】蒸発→圧縮→凝縮→減圧の４行程を繰り
返す、冷媒を封入した密閉循環系よりなる冷凍サイクル
を行なう冷凍機であって、上記密閉循環系内に空気が漏
入したとき自動的に作動して漏入した空気を排出する抽
気装置を備えたものについて、上記抽気装置の作動経歴
に基づいて空気の漏入状態を判定する方法において、判定実施時点から遡って直前の抽気装置自動作動開始時
刻をｔ₄とし、上記の時刻ｔ₄から更に遡って直前の抽気装置自動作動
終了時刻をｔ₃とし、上記の時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間に冷凍機が運転され
た実時間の合計をＴｃとし、この実時間合計Ｔｃの値を
空気漏入状態判定の基礎データとして用いることを特徴
とする、冷凍機の空気漏入判定方法。
【請求項８】冷凍機が運転されていることを検出する
運転作動センサと、上記冷凍機に付設されている抽気装
置の作動を検出する抽気作動センサと、上記双方のセン
サからの出力信号を入力されて、「前記冷凍機が運転さ
れた実時間の合計Ｔａを、抽気装置が作動した回数ｎで
除した実抽気インターバルＩｒ」を算出する機能を有す
る抽気インターバル演算回路（２４）と、上記抽気イン
ターバル演算回路で算出された実抽気インターバルを、
予め設定された許容値に比較する機能を有する比較演算
判定回路（２５）と、を具備していることを特徴とす
る、冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項９】前記の比較演算判定回路は、実抽気イン
ターバルを許容値と比較する機能に併せて、「複数の実
抽気インターバルを相互に比較して、その経時的変化を
算出する機能」を具備していることを特徴とする、請求
項８に記載した冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項１０】前記の抽気インターバル演算回路は、
前記の実抽気インターバルを算出する機能に併せて「暦
日経過時間中に抽気装置が作動した見掛けの抽気インタ
ーバルを算出する機能」を具備していることを特徴とす
る、請求項８に記載した冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項１１】前記の冷凍機が運転されていることを
検出する運転作動センサは、該冷凍機の自動制御装置が
出力する運転信号を直接的に若しくは間接的に読み出す
構造であることを特徴とする、請求項８に記載した冷凍
機の空気漏入判定装置。
【請求項１２】前記抽気装置の作動を検出する抽気作
動センサは、該抽気装置の自動制御装置が出力する抽気
信号を直接的に、若しくは間接的に読み出す構造である
ことを特徴とする、請求項８もしくは請求項９に記載し
た冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項１３】前記の比較演算判定回路は、抽気装置
の自動作動の５回分に相当する実抽気インターバル算出
結果を記憶する記憶回路を有していて、５回分の抽気作
動データに基づいて真空漏洩発生の有無を判定する機能
を有するものであることを特徴とする、請求項９に記載
した冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項１４】前記の比較演算判定回路は、判定結果
および判定の基礎として用いられたデータを、文字，記
号，図形，色調若しくはこれらの組み合わせによって表
示する表示手段を備えており、かつ、前記の比較演算判
定回路は、判定結果および判定の基礎として用いられた
データを、文字，記号，図形，色調若しくはこれらの組
み合わせとして再現し得る記録手段を備えていることを
特徴とする、請求項８に記載した冷凍機の空気漏入判定
装置。
【請求項１５】前記の比較演算判定回路は、警告灯も
しくは警音器の少なくとも何れか一方を備えていて、判
定結果に応じて上記警告灯もしくは警音器を作動せしめ
る機能を有していることを特徴とする、請求項１０に記
載した冷凍機の空気漏入判定装置。
【請求項１６】前記の比較演算判定回路は、リレー手
段を介して、当該冷凍機の電源回路を開閉制御する機能
を有していて、判定結果に応じて上記の冷凍機の運転を
非常停止させる機能を有していることを特徴とする、請
求項１０に記載した冷凍機の空気漏入判定装置。